Application of ground-based lidar and gap intercept measurements to quantify a shrub configuration metric within Greater Sage-Grouse nesting habitat

Authors

Khodabakhsh Zabihi, Department of Ecosystem Science and Management, University of Wyoming, Laramie, WY 82071Follow
Kenneth L. Driese, Department of Botany, University of Wyoming, Laramie, WY 82071Follow
Ginger B. Paige, Department of Ecosystem Science and Management, University of Wyoming, Laramie, WY 82071Follow
Ann L. Hild, Department of Ecosystem Science and Management, University of Wyoming, Laramie, WY 82071Follow

Abstract

Vegetation composition (i.e., relative proportion of species) and configuration (i.e., horizontal and vertical arrangement of the plant components) in sagebrush-steppe ecosystems are fundamental determinants of the suitability of nesting habitat for Greater Sage-Grouse (Centrocercus urophasianus). The spatial arrangement of shrub and herbaceous canopy cover conceals Greater Sage-Grouse from predators and protects the nest from natural hazards, and gaps in vegetative cover provide escape routes for hens. Most sage-grouse habitat studies quantify vegetation composition, but few quantify habitat configuration at fine scales. We used ground-based lidar (light detection and ranging) data from Greater Sage-Grouse nesting habitat to test the applicability of a metric calculated from the traditional canopy gap intercept measurements to quantify shrub canopy configuration (shrub patchiness). Vegetation surveys were conducted on 30 randomly selected nest and non-nest sites (15 of each); we acquired high-resolution ground-based lidar data for 12 plots at 3 nest locations. Variation in canopy gap size was used as a metric to represent shrub configuration characteristics. We measured the variability in gap size among shrubs within lidar point cloud data sets using a lacunarity index at multiple scales. We measured variability of gaps from line transects by calculating the variance to mean-square ratio of gap size. Correlations (r) between measures of gap size variation from the 2 techniques ranged from 0.76 to 0.83 (r² = 0.58–0.69). Our results support the use of canopy gap intercept measures to quantify configuration (patchiness) of shrub cover and thus complement vegetative composition metrics. Gap sizes were more variable at nest sites than at non-nest sites, suggesting that gap size variability may be a useful vegetative configuration metric to characterize sage-grouse nesting habitat. The fine-scale habitat metrics we evaluated provide a more refined tool for land managers to characterize local variation in wildlife habitat within shrubland ecosystems and can be derived from the existing gap intercept data.


La composición (la proporción relativa de las especies) y la configuración (la disposición horizontal y vertical de los componentes de la planta) de especies vegetales en los ecosistemas de estepas de artemisas son fundamentals para determinar la idoneidad del hábitat de anidación del urogallo de las artemisas (Centrocercus urophasianus). La disposición espacial del dosel de arbustos y herbáceas permite que el urogallo de las artemisas se oculte de sus depredadores y proteja el nido de los peligros naturales, a su vez, los huecos propios de la cubierta vegetativa proporcionan rutas de escape para las gallinas. La mayoría de los estudios del hábitat de los urogallos, cuantifican la composición vegetativa, pero pocos miden la configuración del hábitat a pequeña escala. Utilizamos datos lidar terrestres (detección y localización por ondas luminosas) del hábitat de anidación del urogallo, con la finalidad de probar la aplicabilidad de una métrica calculada, a partir de mediciones tradicionales de la intercepción de la brecha del dosel, para cuantificar la configuración del dosel de los arbustos (parche del arbusto). Se realizaron muestreos de vegetación en 30 sitios seleccionados al azar, 15 de ellos con nidos y 15 sin nidos. Obtuvimos, datos lidar terrestres de alta resolución en 12 parcelas dentro de tres sitios con nidos. La variación en el tamaño del hueco del dosel se usó como una métrica para representar las características de la composición de los arbustos. Medimos la variabilidad del tamaño de los huecos de los doseles entre los arbustos, mediante conjuntos de datos de nubes de puntos lidar, utilizando un índice de lacunaridad en múltiples escalas. Medimos la variación de los huecos con transectos lineales calculando la varianza a la razon cuadratica media del tamaño del hueco. Las correlaciones (r) entre las medidas de variación del tamaño del hueco en las dos técnicas variaron de 0.76 a 0.83 (r² = 0.58–0.69). Nuestros resultados apoyan el uso de medidas de intercepción del hueco del dosel para medir la configuración (parches) del dosel de los arbustos y así complementar las métricas de composición vegetativa. Los tamaños de los huecos fueron más variables en los sitios de anidación que en los sitios sin nidos, sugiriendo que la variación en el tamaño del hueco, puede ser una métrica de configuración de la vegetación útil para caracterizar el hábitat de anidación del urogallo de las artemisas. Las métricas de hábitat a pequeña escala que evaluamos, proporcionan una herramienta más precisa para que los gestores caractericen la variación local del habitat silvestre, dentro de los ecosistemas de matorrales, y puede derivarse de los datos de intercepción de brechas existentes.

Recommended Citation

Zabihi, Khodabakhsh; Driese, Kenneth L.; Paige, Ginger B.; and Hild, Ann L. (2019) "Application of ground-based lidar and gap intercept measurements to quantify a shrub configuration metric within Greater Sage-Grouse nesting habitat," Western North American Naturalist: Vol. 79: No. 4, Article 4.
Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/wnan/vol79/iss4/4