Environmental Filters of Waterbird Beta-diversity in Anthropogenic Landscapes: The Combined effect of Climatic and Environmental conditions

Resumen Técnico: Filtros Ambientales de la Diversidad Beta de Aves Acuáticas en Paisajes Antropogénicos

Planteamiento del Problema
Las presiones antropogénicas y el cambio climático están degradando cada vez más la biodiversidad de los humedales, lo que conduce a la homogeneización del hábitat y a la reestructuración de las comunidades ecológicas. Si bien los impactos de las actividades humanas en las extinciones de especies y los patrones fenológicos están bien documentados, existe una brecha conceptual con respecto a los impulsores específicos de la diversidad beta ($\beta$-diversidad) en los ensamblajes de aves acuáticas dentro de paisajes antropogénicos, particularmente en los humedales subsaarianos de la región Afrotropical. La literatura existente a menudo no logra diferenciar entre las influencias de la selección de especies (species sorting) y el filtrado ambiental, o evaluar las contribuciones relativas de la rotación (turnover) frente al anidamiento (nestedness) en la configuración de la composición de la comunidad a través de diferentes intensidades de uso de la tierra. Este estudio aborda la necesidad de comprender cómo las condiciones climáticas, ambientales, espaciales y antropogénicas impulsan colectivamente la $\beta$-diversidad en humedales áridos sometidos a diversos grados de perturbación humana.

Metodología
El estudio se llevó a cabo en la red de humedales de Hadejia-Nguru (noreste de Nigeria), un área protegida caracterizada por inundaciones estacionales y diversas actividades antropogénicas.

• Diseño de Muestreo: Se empleó un método de muestreo aleatorio simple en 28 sitios, validados en campo mediante GPS, con una distancia mínima entre sitios de 400 metros. La recolección de datos se realizó de forma bimestral a través de las estaciones de 2019 a 2021.
• Caracterización del Uso de la Tierra: Se utilizó teledetección (imágenes Landsat 8-9) y SIG para clasificar las actividades antropogénicas dominantes en seis categorías: pesca (FH), agricultura (FM), pastoreo (GZ), asentamientos humanos (HS), tala (LB) y desechos orgánicos (OW). Se calculó un Índice de Perturbación Antropogénica (ADI) para cada sitio.
• Recolección de Datos:
  • Aves Acuáticas: Se realizaron conteos por puntos al amanecer y al atardecer utilizando binoculares, identificando 15,750 individuos que representan 70 especies.
  • Variables Ambientales: Los parámetros fisicoquímicos (p. ej., oxígeno disuelto, pH, turbidez, conductividad eléctrica) se midieron in situ.
  • Variables Climáticas: Los datos sobre radiación solar, temperatura de la superficie del agua, presión de vapor de agua y precipitación se obtuvieron de la base de datos WorldClim; los datos de gases de efecto invernadero (N2O) se obtuvieron de NASA Earthdata.
  • Variables Espaciales: Las coordenadas y la altitud se utilizaron para generar mapas de autovectores basados en la distancia (dbMEM).
• Análisis Estadístico:
  • La $\beta$-diversidad se descompuso en los componentes de rotación (turnover) y anidamiento (nestedness) utilizando el paquete "betapart" en R.
  • Se utilizaron PERMANOVA y PERMDISP para probar las diferencias en la composición de la comunidad y la dispersión entre las categorías antropogénicas.
  • El Análisis de Especies Indicadoras (ISA) identificó las especies que impulsan las variaciones en tipos específicos de uso de la tierra.
  • Se emplearon el Análisis de Redundancia basado en la Distancia (dbRDA) y la partición de la varianza para cuantificar las contribuciones exclusivas y compartidas de las Condiciones Espaciales (SPC), Condiciones Climáticas (CLC), Condiciones Ambientales (ENC) y Condiciones Antropogénicas (ANC) a la $\beta$-diversidad.

Resultos Clave

• Riqueza de Especies: El estudio registró un total de 70 especies. La mayor riqueza se observó en humedales dominados por el pastoreo y la tala (63 especies cada uno), seguidos por la pesca (51 especies) y la agricultura (49 especies). La menor riqueza se registró en sitios cercanos a asentamientos humanos (35 especies) y aquellos impactados por desechos orgánicos (24 especies).
• Impulsores de la $\beta$-diversidad:
  • Rotación vs. Anidamiento: La variación en la composición de la comunidad entre las diferentes actividades antropogénicas fue impulsada principalmente por la rotación (reemplazo de especies), mientras que el anidamiento (pérdida/ganancia de especies) no mostró variaciones significativas entre los tipos antropogénicos.
  • Partición de la Varianza: Una proporción significativa de la varianza en la $\beta$-diversidad total, la rotación y el anidamiento permaneció sin explicar por los predictores medidos (63–64%).
  • Filtros Ambientales: Entre la varianza explicada, las Condiciones Climáticas (CLC) y las Condiciones Ambientales (ENC) fueron identificadas como los impulsores más vitales. La contribución conjunta de CLC y ENC representó el 16% de la variación en la $\beta$-diversidad total y el 15% de la variación en la rotación.
  • Influencia Antropogénica: El efecto directo de las Condiciones Antropogénicas (ANC) sobre la $\beta$-diversidad y la rotación fue insignificante (menos del 2%). Las condiciones espaciales (SPC) también contribuyeron mínimamente.
• Especies Indicadoras: Se identificaron especies específicas que impulsan la estructura de la comunidad en diferentes tipos de uso de la tierra (p. ej., el Jabirú y el Águila pescadora africana en sitios de pesca; el Ánsar común y la Cigüeña blanca en sitios de agricultura; la Aguja de cola negra y la Garza goliath en sitios de pastoreo).

Significancia y Reivindicaciones
El artículo afirma proporcionar una base teórica para comprender la estructura de la comunidad de aves acuáticas bajo la presión antropogénica en sistemas áridos. Sus principales contribuciones incluyen:

1. Confirmación de la Rotación: El estudio valida la hipótesis de que la rotación, en lugar del anidamiento, es el mecanismo dominante que impulsa la $\beta$-diversidad en estos paisajes, lo que sugiere que los ensamblajes de aves acuáticas son heterogéneos y que las especies son reemplazadas a medida que navegan por diferentes hábitats en lugar de simplemente perderse.
2. Rol del Filtrado Ambiental: Los resultados resaltan que las condiciones climáticas y ambientales actúan como los principales filtros ambientales que estructuran las comunidades de aves acuáticas, incluso en paisajes fuertemente modificados por la actividad humana.
3. Implicaciones para la Conservación: Los autores sugieren que, debido a que la heterogeneidad es impulsada por el filtrado ambiental y la rotación, las estrategias de conservación deben centrarse en preservar grandes áreas geográficas de los ecosistemas de humedales áridos para mantener estos procesos. Observan que, si bien las actividades antropogénicas son omnipresentes, su firma estadística directa sobre la composición de la comunidad fue menos significativa que los factores climáticos y ambientales en este contexto específico.

El estudio reconoce que una gran parte de la varianza (aprox. 64%) permanece sin explicar, un fenómeno común en la ecología de comunidades, y lo atribuye a la naturaleza compleja y multifacética de las perturbaciones antropogénicas y los procesos ecológicos en los paisajes afrotropicales.