Inferring Metapopulation Dynamics from Patch-Level Incidence of Florida Scrub Plants

Spatial structure and dynamics of multiple populations may explain species distribution patterns in patchy communities with heterogeneous disturbance regimes, especially when species have poor dispersal. The endemic-rich Florida (U.S.A.) rosemary scrub occupies about 4% of the west portion of Archbold Biological Station and occurs scattered within a matrix of less xeric vegetation. Longer fire-return times and higher frequency of open patches in rosemary scrub provide favorable habitat for many plant species. Occupancy of 123 species of vascular plants and ground lichens in 89 patches was determined by repeated site surveys. About two-thirds of the species occurring at more than 14 patches had a significant logistic regression of presence on time-since-fire, patch size, patch isolation, or their interactions. Species with presence related to the interaction between patch isolation and patch size were primarily herbs and small shrubs specializing in rosemary scrub. These results suggest the importance of spatial characteristics of the landscape for population turnover of these species. An incidence-based metapopulation model was used to predict extinction and colonization probabilities of those species with presence in rosemary scrub patches related to the studied spatial variables. This is the first attempt to apply incidence-based metapopulation models to plants. The results showed stronger effects of patch size and patch isolation on extinction probabilities of herbs than on those of woody species. Because of their effect on spatial heterogeneity and habitat availability, fire suppression and habitat destruction may decrease persistence probabilities for these rosemary scrub specialists, many of which are endangered species. La dinamica de metapoblaciones puede explicar la distribucion de especies en comunidades que ocurren como parches y con disturbio impredecible, especialmente cuando las especies tienen dispersion limitada. El matorral dominado por Ceratiola ericoides es rico en especies endemicas de Florida, representa 4% de la porcion oeste de la Estacion Biologica Archbold y se distribuye de forma discontinua dentro de una matriz de vegetacion menos xerica. Los ciclos de quema mas prolongados y la mayor frecuencia de areas abiertas entre los arbustos de este matorral proveen habitats para muchas especies de plantas. La presencia de 123 especies de plantas vasculares y liquenes se determino durante muestreos repetidos. Dos tercios de las especies presentes en mas de 14 parches mostraron una relacion logistica entre su presencia en la comunidad y el tiempo desde la ultima quema, el tamano del parche, el aislamiento del parche o sus interacciones. Las especies con presencia asociada a la interaccion entre el tamano del parche y su aislamiento fueron principalmente hierbas y arbustos pequenos que ocurren casi exclusivamente en el matorral de C. ericoides. Los resultados sugieren la importancia de las caracteristicas espaciales del paisaje para la persistencia de estas especies. Se uso un modelo de metapoblaciones basado en la incidencia de las especies para predecir las probabilidades de extincion y colonizacion de aquellas especies con presencia asociada a las variables espaciales estudiadas. Este es el primer intento de la aplicacion de este tipo de modelos a especies de plantas. Los resultados mostraron un mayor efecto del tamano del parche y su aislamiento entre las hierbas en comparacion con las especies lenosas. Debido a su efecto sobre la distribucion y la disponibilidad de habitat, la eliminacion del fuego y la destruccion de los matorrales pueden disminuir la persistencia de especies de habitat restringido, muchas de las cuales estan en peligro de extincion.