Bird diversity in the urban system of Medellín (Colombia) and its surrounding non-urban landscape
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Resumen
Las ciudades son sistemas dominados por el ser humano que representan filtros ambientales para los ensamblajes de especies a múltiples escalas espaciotemporales. Durante las últimas décadas, el conocimiento sobre patrones ecológicos en paisajes urbanizados ha crecido substancialmente, incluyendo ciudades Neotropicales. Sin embargo, contextos urbanos donde el filtro ambiental opera bajo altas densidades de urbanización y alta biodiversidad permanecen pocos entendidos, particularmente los dominados por especies nativas. Esta tesis aborda cómo la urbanización y la heterogeneidad interna de Medellín (Colombia) moldea la diversidad de aves comparativamente con otros sistemas dominantes del paisaje circundante, usando una estrategia de muestreo city-wide y un acercamiento space-for-time substitution. En el Capitulo Uno, la riqueza de especies de aves, abundancia, composición y estructura fue comparada entre sistemas urbanos y no urbanos (20 sitios por sistema, 160 en total). Los resultados sugieren que las aves que habitan áreas abiertas (las cuales también se encuentran en sitios no urbanos) experimentan un filtro ambiental grueso hasta un umbral a 76–100 % de nivel de urbanización (basado en el porcentaje de construcciones a 50 m de buffer), mientras las especies dependientes de bosques (primariamente de sitios no urbanos) sufren un mayor filtro en el borde urbano. Los Capítulos Dos y Tres analizaron los impulsores de diversidad de aves (riqueza de especies y abundancia) dentro de sistemas urbanos (212 sitios), desde una perspectiva taxonómica y funcional, respectivamente. Estos capítulos abordaron el rol de la infraestructura urbana (e.g., cobertura construida, edificaciones, cables), riesgos relacionados con humanos (e.g., ruido, vehículos X Bird diversity in the urban system of Medellín (Colombia) and its surrounding nonurban landscape motorizados, peatones), y factores relacionados con la vegetación (cobertura verde, número de capas de vegetación, manejo de la vegetación), así como factores a escala paisaje (i.e., distancia al borde urbano, número de parches y índice de parche más grande de cobertura verde). Desde la perspectiva taxonómica (Capitulo Dos), los grupos de especies basados en abundancia revelaron que las especies altamente abundantes mostraron principalmente relaciones positivas con factores relacionados con las actividades humanas (i.e., peatones, vehículos motorizados), pero solo a nivel de abundancia. En contraste, las especies moderada y escasamente abundantes mostraron predominantemente asociaciones negativas con factores relacionados con el ser humano a ambos niveles (riqueza y abundancia, incluyendo actividades humanas e infraestructura urbana), mostrando asociación positiva con factores relacionados con la vegetación (excepto manejo de la vegetación para las escasamente abundantes). Desde la perspectiva funcional (Capitulo Tres), la riqueza de especies y abundancia disminuyeron en zonas más urbanizadas incluyendo todos los grupos de dietas y estratos de forrajeo. Incluso las especies generalistas (i.e., omnívoros y especies que forrajean en múltiples estratos), mostraron predominantemente asociaciones negativas con factores relacionados con el ser humano. Por el contrario, la mayor parte de los grupos de dieta y estrato de forrajeo estuvieron positivamente relacionados con mayor disponibilidad de vegetación (cobertura verde) y heterogeneidad estructural (número de capas de vegetación). En general, estos resultados indican que la urbanización en Medellín representa un filtrado ambiental fuerte para la mayor parte de las especies, sin importar su origen biogeográfico o rasgos ecológicos relacionados con la dieta y los estratos de forrajeo. Por ello, si se pretende mitigar la pérdida de biodiversidad en las ciudades Neotropicales altamente urbanizadas como Medellín, la planeación urbana y el manejo de la vegetación deberá enfocarse en reducir las limitaciones relacionadas con el ser humano en áreas con niveles intermedios a bajos de urbanización, mientras se salvaguardan los remanentes de bosque nativo en las áreas no urbanas adyacentes. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Cities are highly complex, dynamic, and heterogeneous human-dominated systems that act as environmental filters for species assemblages at multiple spatiotemporal scales. Over the past decades, knowledge of ecological patterns across urbanized landscapes has significantly increased, including in Neotropical cities. However, urban contexts where environmental filtering operates under both high urbanization densities and high biodiversity remain poorly understood, particularly those dominated by native species. This thesis assessed how urbanization and the internal heterogeneity of Medellín (Colombia) shape bird diversity compared to other dominant systems in the surrounding landscape, using a city-wide sampling strategy and a space-for-time substitution approach.
In Chapter One, bird species richness, abundance, composition and structure were compared between urban and non-urban systems (20 sites per system, 160 in total). Results suggest that birds inhabiting open areas (which also occur in non-urban sites) experience broad environmental filtering until a threshold at 76–100 % urbanization (based on the percentage of build cover at 50 m buffers), while forest-dependent species (primarily from non-urban sites) undergo narrower filtering at the urban fringe (urban limits). Chapters Two and Three analyzed drivers of bird diversity (species richness and abundance) within urban systems (212 sites), from taxonomic and functional perspectives, respectively. These chapters assessed the influence of urban infrastructure (e.g., built cover, buildings, cables), human-related hazards (e.g., noise, motorized vehicles, pedestrians), and vegetation-related factors (e.g., green cover, vertical vegetation layers, vegetation management). From the taxonomic perspective (Chapter Two), species abundance based-groups revealed that highly abundant species showed mostly positive relationships with human-related factors, but only at the abundance level. In contrast, moderately and lowly abundant species exhibited predominantly negative relationships with human-related factors at both richness and abundance levels, while showing positively association to vegetation-related factors (except vegetation management). From the functional perspective (Chapter Three), species richness and abundance declined in more urbanized areas across diet- and foraging strata-based groups. Even highly generalist species (i.e., omnivorous birds and those foraging across multiple strata) showed predominantly negative associations with human-related factors. Conversely, most diet and foraging strata categories were positively related to greater vegetation availability (green cover) and structural heterogeneity (number of vegetation layers).
Overall, these results indicate that urbanization in Medellín imposes strong environmental filtering on most bird species, regardless of their geographical origin or ecological traits related to diet and foraging strata. Therefore, if mitigating urban biodiversity loss in highly dense Neotropical cities like Medellín is intended, urban planning and vegetation management should focus on reducing human-related constraints in areas with intermediate to low urbanization while safeguarding forest remnants and adjacent non-urban areas.
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