Facing global change divers: how do Mediterranean butterflies respond?

Abstract

[eng] The current context of global change is causing many threats to biodiversity worldwide, and the profound and rapid transformations of the environment have led to a severe insect decline. Because of their sensitivity to landscape and climate agents, butterflies have become an ideal bioindicator group to reveal how global change drivers impact at the local and regional scales. Moreover, butterfly monitoring schemes (BMS) that use a common and standard methodology have spread through most of Europe in recent decades, allowing to record with unprecedented detail year-to-year population changes and species trends. However, many open questions remain about how natural and anthropogenic processes affect butterfly populations and how their responses differ between climatic regions. Here I made use of the Catalan BMS data to explore how natural processes such as weather and vegetation encroachment affect butterfly populations, and how butterfly communities have changed during the last decades as a result of global change. I explored how these responses are mediated through life-history traits, and how do they vary across different climatic regions. I also studied the factors shaping species richness and abundance of plants and herbivorous insects (butterflies and grasshoppers) in the Pyrenees (which harbour most of butterfly diversity in the continent), with a particular interest on the impact of cattle grazing on subalpine grasslands. To do so, I designed an experiment combining grazed control plots with enclosure plots where grazing was excluded. The climatic study identified a general positive effect of spring rainfall on butterfly populations occurring in the Mediterranean region, and of winter rainfall (i.e. snowy winters) in the Alpine region. I also found a strong negative effect of mild winters on butterfly populations. In the second study I developed an index to measure a species preference for closed vs open habitats. I found that the vast majority of the species are strongly associated with open habitats, and describe a widespread pattern of butterfly communities to become dominated by species preferring closed habitats as a result of a general phenomenon of vegetation encroachment. The Pyrenean study quantified the role of both abiotic and biotic factors on plants and herbivorous insects, and provided evidence of the effects of livestock exclusion on ecosystems during a short period of two years. In my last chapter, I unraveled how butterfly assemblages have responded to climatic and habitat drivers by using several ecological indicators. Long term monitoring data indicates how in mountain regions butterfly communities are changing towards more thermophilous and generalist species, but still act as a biodiversity reservoir, as population trends there are not so negative. I conclude

that Mediterranean butterflies respond differently across climatic regions, and that a combination of both climatic and landscape factors must be considered to explain butterfly population responses.

[cat] L’actual context de canvi global està causant moltes amenaces a la biodiversitat a tot el món, i les ràpides transformacions del medi ambient han conduit cap a un sever declivi dels insectes. Donada la seva sensibilitat als agents climàtics i paisatgístics, les papallones diürnes s’han convertit en un grup bioindicador ideal per l’estudi de com els motors de canvi global actuen a escala local i regional. A més a més, l’ús de programes de seguiment de papallones BMS que usen una metodologia comuna i estàndard s’ha escampat els darrers anys per la major part d’Europa, permetent enregistrar canvis poblacionals any a any així com tendències de les espècies amb un detall sense precedents. Malgrat tot, encara hi ha moltes preguntes obertes respecte com els processos naturals i antròpics afecten les poblacions de papallones i com les seves respostes difereixen entre regions climàtiques. Aquí he fet ús de les dades del BMS català per explorar com els processos naturals tals com la meteorologia i el tancament de la vegetació afecten les papallones, i com les comunitats de papallones han canviat durant les darreres dècades com a resultat del canvi global. He explorat com aquestes respostes estan mediades a través dels trets de la seva història vital, i com varien entre regions climàtiques. També he estudiat els factors que donen forma a la riquesa i abundància d’espècies de plantes i insectes herbívibors (papallones i ortòpters) als Pirineus (que resguarden la major part de la diversitat de papallones del continent), amb un interès particular a l’impacte de l’avaluació dels efectes de la pastura a prats subalpins. Per a fer- ho, he dissenyat un experiment que combina parcel·les pasturades control amb parcel·les on la pastura s’ha exclòs. L’ estudi climàtic ha identificat un efecte general positiu de la pluja primaveral a la regió mediterrània, i la neu hivernal a la regió alpina. També he trobat un fort efecte negatiu dels hiverns càlids a les poblacions de papallones. En el segon estudi he desenvolupat un index per mesurar la preferència d’espècies per hàbitats oberts o tancats. He trobat que la preferència de la majoria d’espècies és per ambients oberts, i he descrit un patró general en les comunitats de papallones que es troben cada vegada més dominades per espècies que prefereixen hàbitats tancats com a resultat d’un procés de tancament de la vegetació. L’estudi als Pirineus ha quantificat el rol dels factors abiòtics com biòtics les plantes i insectes herbívors, i he proveït evidències dels efectes de l’exclusió de la pastura en un termini curt. He desentranyat com les comunitats de papallones han respòs a mototors climàtics i d’hàbitat amb l’ús de diferents indicadors ecològics. Les sèries temporals llargues indiquen com a les regions muntanyoses les comunitats de papallones estan canviant cap a espècies més termòfiles i generalistes, però que aquestes encara actuen com un reservori ja que les tendències poblacionals no hi són tan negatives. Conlcloc que les papallones mediterrànies estan tenint respostes diferents segons la regió climàtica estudiada i que la reva resposta poblacional s’explica per la combinació de factors climàtics i paisatgístics.