Severe fire regimes decrease resilience of ectothermic populations

Heitor Campos de Sousa

doi:10.1111/1365-2656.14188

Severe fire regimes decrease resilience of ectothermic populations

2024-09-22

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PRE

AI

H

Heitor Campos de Sousa *

A

Adriana Malvásio

G

Guarino Rinaldi Colli

R

Roberto Salguero‐Gómez

DOI：10.1111/1365-2656.14188

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摘要

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Understanding populations' responses to environmental change is crucial for mitigating human-induced disturbances. Here, we test hypotheses regarding how three essential components of demographic resilience (resistance, compensation and recovery) co-vary along the distinct life histories of three lizard species exposed to variable, prescribed fire regimes. Using a Bayesian hierarchical framework, we estimate vital rates (survival, growth and reproduction) with 14 years of monthly individual-level data and mark-recapture models to parameterize stochastic integral projection models from five sites in Brazilian savannas, each historically subjected to different fire regimes. With these models, we investigate how weather, microclimate and ecophysiological traits of each species influence their vital rates, emergent life history traits and demographic resilience components in varying fire regimes. Overall, weather and microclimate are better predictors of the species' vital rates, rather than their ecophysiological traits. Our findings reveal that severe fire regimes increase populations' resistance but decrease compensation or recovery abilities. Instead, populations have higher compensatory and recovery abilities at intermediate degrees of fire severity. Additionally, we identify generation time and reproductive output as predictors of resilience trends across fire regimes and climate. Our analyses demonstrate that the probability and quantity of monthly reproduction are the proximal drivers of demographic resilience across the three species. Our findings suggest that populations surpass a tipping point in severe fire regimes and achieve an alternative stable state to persist. Thus, higher heterogeneity in fire regimes can increase the reproductive aspects and resilience of different populations and avoid high-severity regimes that homogenize the environment. Despite being more resistant, species with long generation times and low reproductive output take longer to recover and cannot compensate as much as species with faster paces of life. We emphasize how reproductive constraints, such as viviparity and fixed clutch sizes, impact the ability of ectothermic populations to benefit and recover from disturbances, underscoring their relevance in conservation assessments. Compreender as respostas das populaçõ es à s mudanç as ambientais é crucial para mitigar os distú rbios induzidos por açõ es humanas. Aqui, testamos hipó teses sobre como trê s componentes essenciais da resiliê ncia demográ fica (resistê ncia, compensaçã o e recuperaçã o) covariam ao longo das histó rias de vida distintas de trê s espé cies de lagartos sujeitas a diferentes regimes de queima prescritas. Usando uma abordagem hierá rquica Bayesiana, estimamos as taxas vitais (sobrevivê ncia, crescimento e reproduçã o) com 14 anos de dados mensais em ní vel dos indiví duos e modelos de marcaçã o-recaptura para parametrizar Modelos de Projeçã o Integral estocá sticos de cinco á reas de Cerrado (savana brasileira), cada uma historicamente submetida a diferentes regimes de queima. Com esses modelos, investigamos como o clima, o microclima e as caracterí sticas ecofisioló gicas de cada espé cie influenciam suas taxas vitais, caracterí sticas emergentes da histó ria de vida e componentes de resiliê ncia demográ fica em diferentes regimes de queima. No geral, o clima e o microclima sã o melhores preditores das taxas vitais das espé cies, em vez de suas caracterí sticas ecofisioló gicas. Nossos resultados revelam que regimes de queima severos aumentam a resistê ncia das populaçõ es, mas diminuem a capacidade de compensaçã o ou recuperaçã o. Em vez disso, as populaçõ es tê m maiores capacidades compensató rias e de recuperaçã o em graus intermediá rios de severidade de queima. Alé m disso, identificamos que o tempo de geraçã o e a produtividade reprodutiva predizem as tendê ncias de resiliê ncia ao longo da variaçã o dos regimes de queima e do clima. Nossas aná lises demonstram que a probabilidade e a quantidade de reproduçã o mensal sã o os fatores proximais da resiliê ncia demográ fica nas trê s espé cies. Nossas descobertas sugerem que as populaçõ es ultrapassam um ponto de inflexã o em regimes de queima severos e alcanç am um estado está vel alternativo para persistir. Assim, uma maior heterogeneidade nos regimes de queima pode aumentar os aspectos reprodutivos e a resiliê ncia de diferentes populaçõ es e evitar regimes de alta severidade que homogeneizam o ambiente. Apesar de serem mais resistentes, as espé cies com longos tempos de geraçã o e baixa produtividade reprodutiva demoram mais para se recuperar e nã o conseguem compensar tanto quanto as espé cies com ritmos de vida mais rá pidos. Enfatizamos como as restriçõ es reprodutivas, como viviparidade e tamanhos fixos de ninhada, afetam a capacidade das populaçõ es ectoté rmicas de se beneficiarem e se recuperarem de distú rbios, ressaltando sua relevâ ncia nas avaliaçõ es de conservaçã o. With a long-term, individual-level data, researchers provide evidence for how disturbance regimes shape the life-history strategies and resilience of three lizard species. As predicted by theory, populations have higher ability to not decrease size (resistance), but lower ability to increase (compensation) or recover faster in the most severe fire regime.image

Keyword:

demography

disturbance

ecophysiology

environmental change

integral projection model

life history

reptile

transient dynamics

Severe fire regimes decrease resilience of ectothermic populations

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