Dispersal and Biotic Interactions Shape Butterfly Metacommunity Structure

Abstract

Dispersal and biotic interactions are key processes that structure communities, yet the ways in which these processes may act in parallel or interactively to alter diversity and composition remain unclear. In this thesis, I used butterflies as a study system to investigate how biotic interactions, dispersal, and landscape connectivity interact to shape butterfly metacommunities. In Chapter 2, I asked how interactions with predators and floral mutualists, as well as habitat size and connectivity, impact alpha diversity in a butterfly metacommunity. Only floral mutualist diversity and richness directly impacted butterfly diversity and richness, suggesting that small and isolated sites, and sites with high predation pressure, may nevertheless be valuable for conservation if mutualist diversity is maintained. In Chapter 3, using the same study system, I asked whether dispersal mediates species’ interactions with predators, floral mutualists, and the landscape. I found that strong dispersers occurred at higher density in isolated sites with low floral density and predation, while poor dispersers occurred at a higher density in more connected sites with higher floral density and predation. These findings demonstrate that, while alpha diversity may not change with site isolation and predation (Chapter 2), species composition does. In Chapter 4, I asked what drives alpha and beta diversity along a gradient of naturalized to urban metacommunities. I found that alpha diversity was driven by local scale biotic interactions with host plants and other flowering plants, while beta diversity was driven by biotic and abiotic factors at different scales. These findings highlight that species are being filtered out of landscapes with high impervious surface area, but small, urban sites with rich host plant communities can support high butterfly diversity. This thesis furthers our understanding of metacommunity dynamics, with implications for both our understanding of ecological patterns and processes and our ability to conserve species in increasingly fragmented and urbanized landscapes.

La dispersion et les interactions biotiques sont des processus clés qui structurent les communautés, mais les façons dont ces processus peuvent agir en parallèle ou de manière interactive pour modifier la diversité et la composition restent incertains. Dans cette thèse, j'ai utilisé les papillons comme système d'étude pour étudier comment les interactions biotiques, la dispersion et la connectivité du paysage interagissent pour former les métacommunautés de papillons. Dans le chapitre 2, je me suis demandé comment les interactions avec les prédateurs et les mutualistes floraux, ainsi que la taille et la connectivité de l'habitat, influence la diversité alpha dans une métacommunauté de papillons. Seules la diversité et la richesse des mutualistes floraux ont eu un impact direct sur la diversité et la richesse des papillons, ce qui suggère que les sites isolés et de petite taille, ainsi que les sites soumis à une forte pression de prédation, peuvent néanmoins être précieux pour la conservation si la diversité des mutualistes est maintenue. Dans le chapitre 3, en utilisant le même système d'étude, j'ai cherché à savoir si la dispersion médiait les interactions des espèces avec les prédateurs, les mutualistes floraux et le paysage. J'ai constaté que les forts disperseurs étaient plus nombreux dans les sites isolés où la densité florale et la prédation étaient faibles, tandis que les faibles disperseurs étaient plus nombreux dans les sites plus connectés où la densité florale et la prédation étaient plus élevées. Ces résultats démontrent que, si la diversité alpha ne change pas en fonction de l'isolement et de la prédation des sites (chapitre 2), la composition des espèces, elle, change. Dans le chapitre 4, je me suis demandé ce qui déterminait la diversité alpha et bêta le long d'un gradient de métacommunautés naturalisées à urbaines. J'ai constaté que la diversité alpha était déterminée par les interactions biotiques à l'échelle locale avec les plantes hôtes et les autres plantes à fleurs, tandis que la diversité bêta était déterminée par des facteurs biotiques et abiotiques à différentes échelles. Ces résultats soulignent que les espèces sont filtrées des paysages à forte surface imperméable, mais que les petits sites urbains avec de riches communautés de plantes hôtes peuvent soutenir une grande diversité de papillons. Cette thèse approfondit notre compréhension de la dynamique des métacommunautés, avec des implications à la fois pour notre compréhension des modèles et processus écologiques et pour notre capacité à conserver les espèces dans des paysages de plus en plus fragmentés et urbanisés.