Together we stand, divided we fall: Effects of livestock grazing on vegetation patches in a desert community

Abstract

Questions: Vegetation patches formed by interacting xeric species are the main drivers of dryland structure and function. Plant aggregation enhances microclimatic conditions and triggers abiotic and biotic processes, such as nutrient cycling and accumulation, and species interactions. However, vegetation patches may be modified by disturbances in unpredictable ways. We tested whether livestock grazing affects vegetation structure and plant spatial associations in a desert community, by considering the role of plant species in ecological succession.Location: Patagonian Monte Desert, Argentina. Methods:We used high-quality standardized photographs along transects to characterize plant community structure (i.e., cover, abundance, richness), spatial patterns (i.e. plant-plant associations), and classified species based on their successional role (i.e. early, intermediate and late species). We used regression models and network analysis to evaluate the effect of grazing on vegetation. Results:In general, grazing modified community structure, reducing total cover, abundance and richness. Grazing modulated community spatial patterns, simplifying and removing vegetation patches. The impact of grazing depended on the species successional role. The abundance and cover of early species were less affected by grazing than intermediate and late species, the latter being the most affected. However, species richness significantly decreased with increasing stocking rates, regardless of their successional role. Late species were present in most plant spatial associations, indicating a major contribution to multi-specific vegetation patches formation. Conclusions:The reduction in species richness and low abundance of late species highlights the need to prevent irreversible degradation caused by overgrazing. Late species emerge as key structures of vegetation in desert rangelands facilitating the establishment and protecting other plant species. Due to the critical role of vegetation patches in maintaining desert ecosystem functioning, conservation and management practices should focus on late species, while early species, responsible for vegetation patch formation in overgrazed situations, should be preferred for restoration practices.

¿Cómo afecta el ganado doméstico a la biomasa y la fecundidad de distintos tipos sucesionales de especies en el Monte Patagónico?

“…Por lo general, las especies tardías son capaces de superar competitivamente a las colonizadoras, ya que su fisiología les permite invertir más recursos en estructuras fotosintéticas y de conducción (i.e., hojas más gruesas, tallos más anchos y raíces más profundas), aunque tienen un crecimiento más lento, tasas de reproducción más bajas y una menor producción de semillas que las especies colonizadoras (Bazzaz 1979;Rees et al 2001). Entre las etapas tempranas y tardías de la sucesión suelen aparecer las especies intermedias que presentan características intermedias (Zobel 1989;Kazakou et al 2006;Pelliza et al 2021). Dado que las diferentes características fisiológicas otorgan a las plantas diferentes capacidades de respuesta a los disturbios, se espera que las distintas especies sucesionales respondan de manera diferente al estrés ocasionado por el pastoreo (Noy-Meir 1973;Saiz and Alados 2012;Giantomasi et al 2013;Chen et al 2015).…”

“…Dado que las diferentes características fisiológicas otorgan a las plantas diferentes capacidades de respuesta a los disturbios, se espera que las distintas especies sucesionales respondan de manera diferente al estrés ocasionado por el pastoreo (Noy-Meir 1973;Saiz and Alados 2012;Giantomasi et al 2013;Chen et al 2015). Conocer cómo los distintos tipos de especies responden a un disturbio permite entender los patrones generales de la dinámica temporal de la vegetación afectada a nivel comunitario (Soliveres et al 2015;Berdugo et al 2019;Pelliza et al 2021), en particular, cuando el disturbio persiste en el tiempo de forma indefinida, como es el caso del pastoreo en la Patagonia árida.…”

“…En gran medida, esta precipitación sería el principal factor de control de los procesos biológicos, que determinaría el tipo vegetación y, probablemente, su respuesta a las condiciones de estrés y disturbios (Noy-Meir 1973). Además, la vegetación de zonas áridas se caracteriza por la existencia de interacciones positivas entre plantas, que mediante procesos de facilitación hacen posible la formación de parches E������ ��� ������ ����� �� ������� � �� ���������� ������� ₄₅₅ en este tipo de ambiente hostil (Aguiar and Sala 1999;Saiz and Alados 2012;Pueyo et al 2013;Pelliza et al 2021). Se sabe que este tipo de vegetación, del Monte Patagónico, es muy afectado por el sobrepastoreo, y que esto varía según el tipo de especie (Tadey 2006;Tadey and Farji-Brener 2007;Pelliza et al 2021).…”

“…Además, la vegetación de zonas áridas se caracteriza por la existencia de interacciones positivas entre plantas, que mediante procesos de facilitación hacen posible la formación de parches E������ ��� ������ ����� �� ������� � �� ���������� ������� ₄₅₅ en este tipo de ambiente hostil (Aguiar and Sala 1999;Saiz and Alados 2012;Pueyo et al 2013;Pelliza et al 2021). Se sabe que este tipo de vegetación, del Monte Patagónico, es muy afectado por el sobrepastoreo, y que esto varía según el tipo de especie (Tadey 2006;Tadey and Farji-Brener 2007;Pelliza et al 2021). A diferencia de lo que se observó en los pastizales o estepas (Aguiar et al 1996;Cesa and Paruelo 2011), este ecosistema está dominado principalmente por especies arbustivas xéricas, principal fuente de forraje para el ganado debido a que las gramíneas y las herbáceas son escasas en la región (Tadey 2006;Mazzoni and Vázquez 2010).…”

“…Sin embargo, aún se desconoce de qué manera el ganado afecta la reproducción de los distintos tipos de especies (colonizadoras, intermedias y tardías) y sus posibles consecuencias en la dinámica poblacional. Dilucidar cómo afecta el sobrepastoreo a la biomasa y fecundidad de los distintos tipos de especies de comunidades amenazadas de estos ambientes áridos pasa de ser una cuestión de interés evolutivo y ecológico a una cuestión urgente para alcanzar objetivos de conservación, manejo y restauración ecológica (Liu et al 2014;Hoyle et al 2015;Pelliza et al 2021). En particular, esta evaluación es clave para entender la dinámica de las poblaciones frente a disturbios persistentes y para conocer qué tipo de especies son las más afectadas, cómo eso afecta a la sucesión ecológica, y sus posibles formas de reversión o manejo.…”