Post-fire regeneration of pollination processes: an ecological network approach

Abstract

Wildfires shape ecological and evolutionary processes but are increasing in frequency as a result of climate change and other factors, particularly in the Mediterranean countries, with implications for biodiversity and ecosystem functioning. Whilst the recovery of plant communities after a wildfire is generally understood, the impacts on ecological processes, such as plant-pollinator interactions, have received little attention. Moths are a major group of insects contributing to global biodiversity and play an important role in food webs, with recent research suggesting they could be important, but overlooked, pollinators. However, it is unclear the extent to which wildfires affect insects, and nocturnal moths in particular, and how they disrupt their potential role as pollinators. The aim of this study was to to examine the recovery of plant-pollinator interaction networks, considering diurnal insects, on one hand, and nocturnal moths on the other, to fire disturbance by comparing interacting plant and animal communities in post-fire burned and unburned areas. We investigated the effects of wildfire on diurnal and nocturnal pollen‐transport networks over two years following a large fire that occurred in Southern Portugal. By comparing plants and insects carrying pollen collected at three burned sites and three adjacent unburned sites, we analysed the effects of wildfire on: a) abundance and species richness of diurnal insects, moths and flowers across seasons; b) the pollen transported by diurnal insects and moths; and c) the structure of nocturnal (moth) pollen‐transport networks. Burned sites had a significantly higher abundance of flowers, but nocturnal moths were less abundant and species‐rich. Overall, 70% of individual moths carried pollen, and they transported pollen from 83% of the flower species present. The total pollen transport by the moth assemblage at burned sites was just 20% of that at unburned sites. Nocturnal pollen‐transport networks had lower complexity and robustness following the fire than at nearby unburned sites. For diurnal insects, wildfire had significant, interacting effects on the abundance but not on species richness; with time, they increased in abundance and species richness, most notably each spring. Pollen loads and species richness on individual diurnal insects were significantly higher in burned sites in the first spring only, but generally increased with time after the wildfire. These results suggest negative effects of fire upon nocturnal moths that will likely permeate to other taxa through loss of ecological interactions. However, diurnal insects, and the pollen they transported, returned to the pre-fire, unburned state within a relatively short period. Understanding the responses of ecological networks to wildfire can inform management that promotes resilience and facilitates whole‐ecosystem conservation; Resumo Recuperação pós-fogo de processos de polinização – uma abordagem às redes ecológicas Os incêndios florestais moldam processos ecológicos e evolutivos, e espera-se que aumentem de frequência e intensidade como resultado de alterações climáticas, entre outros fatores, em particular na zona do Mediterrâneo, com implicações para a biodiversidade e funcionamento dos ecossistemas. Embora a recuperação das comunidades vegetais após um incêndio florestal seja geralmente compreendida, os impactos nos processos ecológicos, como as interações entre plantas e polinizadores, têm recebido pouca atenção. Os lepidópteros noturnos são um grande grupo de insetos que contribuem para a biodiversidade global e desempenham um papel importante nas teias alimentares; estudos recentes sugerem que podem ser importantes polinizadores, embora um pouco negligenciados. Contudo não existe informação suficiente sobre até que ponto os incêndios florestais afetam os insetos de uma maneira geral, e os lepidópteros noturnos em particular, e, em consequência, sobre como podem comprometer o seu papel potencial de polinizadores. O objetivo deste estudo foi examinar a recuperação das redes de interação entre plantas e polinizadores após perturbação causada pelo fogo; consideraram-se insetos diurnos e lepidópteros noturnos e comparou-se a interação entre as comunidades de plantas e insetos em áreas ardidas e não ardidas. Investigámos os efeitos do fogo nas redes diurnas e noturnas de transporte de pólen ao longo de dois anos, após um grande incêndio ocorrido no sul de Portugal. Ao comparar as plantas e os insetos vetores de pólen recolhido em três locais ardidos e três locais adjacentes não ardidos, analisámos os efeitos do fogo: a) na abundância e riqueza de espécies de insetos diurnos, lepidópteros noturnos e flores ao longo do tempo; b) no pólen transportado por insetos diurnos; e c) na estrutura das redes noturnas (lepidópteros noturnos) de transporte de pólen. Nas áreas ardidas a abundância de flores foi significativamente maior, contrariamente aos lepidópteros noturnos, menos abundantes e com menor riqueza específica. Cerca de 70% dos lepidópteros noturnos transportaram pólen de aproximadamente 83% das espécies das flores presentes. O transporte total de pólen pela totalidade de lepidópteros noturnos foi de apenas 20% nos locais afetados pelo fogo, por comparação com os locais não ardidos. As redes noturnas de transporte de pólen apresentavam menor complexidade e robustez após o incêndio do que as de locais não ardidos. No caso dos insetos diurnos, o fogo teve efeitos significativos no número de indivíduos, mas não na riqueza específica; ao longo do tempo, os insetos foram aumentando em número e riqueza de espécies, mais expressivamente em cada primavera. O total de pólen transportado e abundância de insetos diurnos foram significativamente maiores em locais afetados pelo fogo, mas apenas na primeira primavera; de uma forma geral foram aumentando após o incêndio, ao longo do tempo. Os resultados do estudo sugerem efeitos negativos do fogo sobre os lepidópteros noturnos que provavelmente irão refletir-se noutros taxa através da perda de interações ecológicas. No entanto, no caso dos insetos diurnos e do pólen por eles transportado, assistiu-se a um retorno ao estado pré-incêndio após um período relativamente curto. O conhecimento dos efeitos que o fogo tem sobre as redes ecológicas e, sobretudo, da forma como se dá a recuperação dessas redes após a ocorrência do fogo, pode ser muito útil para o estabelecimento de uma gestão adequada que promova a resiliência dos ecossistemas, facilitando desse modo a sua conservação de um ponto de vista global.