Effects of Changes in Biodiversity on Ecosystem Function in Tropical Forests

Changing land use in the tropics has resulted in vast areas of damaged and degraded lands where biodiversity has been reduced. The majority of research on biodiversity has been focused on population and community dynamics and has rarely considered the ecosystem processes that are intimately related. We present a framework for examining the effects of changes in biodiversity on ecosystem function in natural, managed, and damaged tropical forests. Using a whole-ecosystem approach, the framework identifies key nutrient and energy cycling processes and critical junctures or pathways, termed interfaces, where resources are concentrated and transferred between the biotic and abiotic components of the ecosystem. Processes occurring at these interfaces, and the organisms or attributes participating in these processes, exert a strong influence on ecosystem structure. We use examples from Puerto Rico, Southern China, Dominica, and Nicaragua to illustrate how the functional diversity framework can be applied to critically examine the effects of changes in biodiversity on ecosystem function, and the relative success or failure of rehabilitation strategies. The few available data suggest that functional diversity, and not just species richness, is important in maintaining the integrity of nutrient and energy fluxes. High species richness, however, may increase ecosystem resiliency following disturbance by increasing the number of alternative pathways for the flow of resources. We suggest ways in which the framework of functional diversity can be used to design research to examine the effects of changes in biodiversity on ecosystem processes and in the design and evaluation of ecosystem management and land rehabilitation projects in the tropics. Las variaciones en el uso de la tierra en los tropicos ha resultado en vastas areas de tierras deterioradas o degradadas, donde la biodiversidad se ha reducido. La mayoria de la investigacion relacionada con la biodiversidad, ha sido enfocada hacia la dinamica de la poblacion y de la comunidad y raramente ha considerado los procesos de los ecosistemas que estan intimamente relacionados. En el presente estudio, presentamos un marco para examinar los efectos que los cambios en la biodiversidad tienen sobre el funcionamiento de los ecosistemas en las selvas tropicales naturales, bajo manejo y danadas. Utilizando un enfoque ecosistemico, este marco permite identificar nutrientes y procesos de ciclos de energia claves, asi como coyunturas o pasajes criticos, denominados interfaces, donde los recursos son concentrados y transferidos entre los componentes bioticos y abioticos del ecosistema. Los procesos que ocurren en estas interfaces y los organismos o atributos que participan de estos procesos, ejercen una gran influencia sobre la estructura del ecosistema. Utilizamos ejemplos de Puerto Rico, del Sur de China, de Dominicana y de Nicaragua con la finalidad de ilustrar como la diversisdad funcional de este marco puede ser aplicada para examinar criticamente los efectos que los cambios en la biodiversidad tienen sobre la funcion de los ecosistemas y el exito o fracaso relativo de las estrategias de rehabilitacion. Los pocos datos disponibles sugieren que la diversidad funcional y no solamente la riqueza de especies son importantes para mantener la integridad del flujo de los nutrientes y la nergia. Sin embargo una alta riqueza de especies puede incrementar la elasticidad del ecosistema despues de una perturbacion, incrementando el numero de pasajes alternativos para el flujo de los recursos. Sugerimos caminos en los cuales el marco de la diversidad funcional puede ser utilizado para disenar investigacion que permita examinar los efectos que los cambios en la biodiversidad tienen sobre los procesos ecosistemicos y sobre el diseno y evaluacion del manejo de ecosistemas y proyectos de rehabilitacion de tierra en los tropicos.