Climatic variability and landscape heterogeneity impact urban mosquito diversity and vector abundance and infection

Abstract

Urban habitat heterogeneity can modify interactions across species and lead to spatially fine grained differences in b-diversity patterns and their associated ecosystem services. Here, we study the impacts of landscape heterogeneity and climatic variability on: (1) the richness and diversity patterns of mosquitoes (Diptera: Culicidae) and (2) the abundance and West Nile virus infection rate of the house mosquito, Culex pipiens, in Chicago, USA. We conducted a four year long study (2005–2008) in 8 sites that captured a gradient of urban heterogeneities. We found a total of 19 mosquito species, a representative sample of mosquito species richness in the area, according to both model estimation (Chao2 6 S.E. ¼ 20.50 6 2.29) and faunal records for Chicago. We found that heterogeneity in the landscape was the best predictor of both mosquito species richness and diversity, with the most heterogeneous landscapes harboring the largest number of species. In general there were no changes in species richness over the years that could be associated with weather patterns and climatic variability (WPCV). In contrast, changes in diversity were associated with WPCV. Our results also showed that WPCV had major impacts on house mosquito abundance and West Nile virus mosquito infection rate (MIR) patterns. Although MIR was independent of mosquito diversity, it was associated with overall mosquito abundance, which had a convex association with species richness (i.e., abundance increases to a point after which it decreases as function of species richness). Finally, our results highlight the importance of considering dominant vector species as part of a community of vectors, whose biodiversity patterns can directly or indirectly impact the risk of infectious disease transmission.

La heterogeneidad del hábitat urbano puede modificar las interacciones entre especies y dar lugar a diferencias espacialmente finas en los patrones de diversidad b y sus servicios ecosistémicos asociados. Aquí estudiamos los impactos de la heterogeneidad del paisaje y la variabilidad climática en: (1) los patrones de riqueza y diversidad de los mosquitos (Diptera: Culicidae) y (2) la abundancia y la tasa de infección del virus del Nilo Occidental del mosquito doméstico, Culex pipiens, en Chicago, Estados Unidos. Realizamos un estudio de cuatro años de duración (2005-2008) en 8 emplazamientos que recogían un gradiente de heterogeneidades urbanas. Encontramos un total de 19 especies de mosquitos, una muestra representativa de la riqueza de especies de mosquitos en la zona, según la estimación del modelo (Chao2 6 S.E. ¼ 20,50 6 2,29) y los registros faunísticos de Chicago. Encontramos que la heterogeneidad del paisaje era el mejor predictor tanto de la riqueza como de la diversidad de especies de mosquitos, siendo los paisajes más heterogéneos los que albergaban un mayor número de especies. En general, no hubo cambios en la riqueza de especies a lo largo de los años que pudieran asociarse con los patrones meteorológicos y la variabilidad climática (WPCV). Por el contrario, los cambios en la diversidad se asociaron a la VPM. Nuestros resultados también mostraron que la VPC tuvo un gran impacto en la abundancia de mosquitos domésticos y en los patrones de la tasa de infección de mosquitos por el virus del Nilo Occidental (MIR). Aunque la MIR era independiente de la diversidad de mosquitos, estaba asociada a la abundancia global de mosquitos, que tenía una asociación convexa con la riqueza de especies (es decir, la abundancia aumenta hasta un punto después del cual disminuye en función de la riqueza de especies). Por último, nuestros resultados destacan la importancia de considerar las especies vectoriales dominantes como parte de una comunidad de vectores, cuyos patrones de biodiversidad pueden afectar directa o indirectamente al riesgo de transmisión de enfermedades infecciosas.