Arthropod biodiversity loss and the transformation of a tropical agro-ecosystem

Abstract

The coffee (coffea arabica) agro-ecosystem in the Central Valley of Costa Rica was formerly characterized by a high vegetational diversity. This complex system has been undergoing a major transformation to capital-intensive monocultural plantations where all shade trees are eliminated. In this study we examined the pattern of arthropod biodiversity loss associated with this transformation. Canopy arthropods were sampled in three coffee farms: a traditional plantation with many species of shade trees, a moderately shaded plantation with only Erythrina poeppigeana and coffee, and a coffee monoculture. An insecticidal fogging technique was used to sample both canopy and coffee arthropods. Data are presented on three major taxonomic groups: Coleoptera, non-formicid Hymenoptera, and Formicidae. Data demonstrate that the transformation of the coffee agro-ecosystem results in a significant loss of biological diversity of both canopy arthropods as well as arthropods living in coffee bushes. Percentage of species overlap was very small for all comparisons. Furthermore, species' richness on a per tree basis was found to be within the same order of magnitude as that reported for trees in tropical forests. If results presented here are generalizable, this means that conservation efforts to preserve biological diversity should also include traditional agro-ecosystems as conservation units.

El agroecosistema del café (coffea arabica) en el Valle Central de Costa Rica se caracterizó anteriormente por una alta diversidad vegetal. Este sistema complejo ha estado experimentando una gran transformación hacia plantaciones de monocultivo de capital intensivo donde se eliminan todos los árboles de sombra. En este estudio examinamos el patrón de pérdida de biodiversidad de artrópodos asociado con esta transformación. Se tomaron muestras de artrópodos del dosel en tres fincas cafetaleras: una plantación tradicional con muchas especies de árboles de sombra, una plantación moderadamente sombreada con solo Erythrina poeppigeana y café, y un monocultivo de café. Se utilizó una técnica de nebulización con insecticida para muestrear artrópodos del dosel y del café. Se presentan datos sobre tres grupos taxonómicos principales: coleópteros, himenópteros no formícidos y formicidae. Los datos demuestran que la transformación del agroecosistema cafetero resulta en una pérdida significativa de la diversidad biológica tanto de los artrópodos del dosel como de los artrópodos que viven en los cafetos. El porcentaje de superposición de especies fue muy pequeño para todas las comparaciones. Además, se encontró que la riqueza de especies por árbol estaba dentro del mismo orden de magnitud que la reportada para los árboles en los bosques tropicales. Si los resultados presentados aquí son generalizables, esto significa que los esfuerzos de conservación para preservar la diversidad biológica también deben incluir los agroecosistemas tradicionales como unidades de conservación.