Habitat loss and fragmentation have independent impacts on biodiversity; thus, field studies are needed to distinguish their impacts. Moreover, species with different locomotion rates respond differently to fragmentation, complicating direct comparisons of the effects of habitat loss and fragmentation across differing taxa and landscapes. To overcome these challenges, we combined mechanistic mathematical modeling and laboratory experiments to compare how species with different locomotion rates were affected by low (∼80% intact) and high (∼30% intact) levels of habitat loss. In our laboratory experiment, we used Caenorhabditis elegans strains with different locomotion rates and subjected them to the different levels of habitat loss and fragmentation by placing Escherichia coli (C. elegans food) over different proportions of the Petri dish. We developed a partial differential equation model that incorporated spatial and biological phenomena to predict the impacts of habitat arrangement on populations. Only species with low rates of locomotion declined significantly in abundance as fragmentation increased in areas with low (p = 0.0270) and high (p = 0.0243) levels of habitat loss. Despite that species with high locomotion rates changed little in abundance regardless of the spatial arrangement of resources, they had the lowest abundance and growth rates in all environments because the negative effect of fragmentation created a mismatch between the population distribution and the resource distribution. Our findings shed new light on incorporating the role of locomotion in determining the effects of habitat fragmentation.
Principios fundamentales de los efectos de la fragmentación del hábitat sobre especies con diferentes tasas de movimiento Resumen La pérdida del hábitat y la fragmentación tienen un impacto independiente sobre la biodiversidad; por lo tanto, se requiere trabajo de campo para distinguirlos. Además, las especies con diferentes tasas de locomoción responden de forma diferente a la fragmentación, lo que complica las comparaciones directas entre los efectos de la pérdida del hábitat y la fragmentación en diferentes paisajes y taxones. Combinamos los modelos matemáticos mecánicos y experimentos de laboratorio para comparar cómo las especies con diferentes tasas de locomoción se ven afectadas por los niveles bajos (~80% intacto) y altos (~30% intactos) de pérdida de hábitat para superar los retos antes mencionados. En el experimento usamos cepas de C. elegans con diferentes tasas de locomoción y las sometimos a diferentes niveles de pérdida de hábitat y fragmentación mediante la colocación de E. coli (alimento para C. elegans) en diferentes proporciones en la caja de petri. Desarrollamos una ecuación diferencial parcial que incorpora los fenómenos espaciales y biológicos para predecir el impacto del acomodo del hábitat sobre las poblaciones. Sólo las especies con tasas bajas de locomoción declinaron en abundancia de manera significativa en las áreas con niveles bajos (p = 0.0270) y altos (p = 0.0243) de pérdida de hábitat. Las especies con tasas altas de locomoción tuvieron las tasas más bajas de abundancia y crecimiento en todos los ambientes debido a que el efecto negativo de la fragmentación creó una desigualdad entre la distribución de la población y la distribución del recurso, a pesar de que la abundancia de estas especies varió poco sin importar el acomodo espacial de los recursos. Nuestros hallazgos proporcionan nueva información sobre la incorporación del papel de la locomoción para determinar los efectos de la fragmentación del hábitat.
Keywords: ecuación diferencial parcial; experiment; experimento; fragmentación; fragmentation; habitat loss; locomotion rate; partial differential equations; pérdida de hábitat; tasa de locomoción; teoría; theory.
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