Fire shifts the structure and dynamics of woody plant communities in a Mediterranean coastal dune ecosystem

Abstract

Background Coastal dune ecosystems are fragile habitats where vegetation interacts with harsh abiotic conditions, making them highly vulnerable to climate-driven disturbances such as wildfire. In 2017, a large fire in Doñana Natural Park (SW Spain) provided an opportunity to assess how fire affects woody plant community composition, structure, and interactions across a natural coastal–inland gradient. We compared a burnt area (Cuesta Maneli) with an adjacent unburnt area (Laguna del Jaral) by applying non-metric multidimensional scaling (NMDS), Mantel tests, and analyses of co-occurrence and spatial aggregation.

Results Species composition in the unburnt area was strongly linked to soil variables and showed clear spatial differentiation along the coastal–inland gradient, reflecting strong abiotic filtering and structured negative interactions. In contrast, the burnt area exhibited homogenized community composition across the gradient, with increased species abundance but no significant relationship between soil and species composition, suggesting that fire weakened environmental filters. Species co-occurrence patterns also differed: neutral associations dominated in the burnt area, whereas negative associations and spatial clustering prevailed in the unburnt area. These results suggest that fire reduced competition and increased resource availability, producing a more homogeneous and opportunistic community structure. The findings highlight that post-fire community dynamics cannot be explained solely by deterministic filters but also by neutral dynamics that shape community organization and successional pathways.

Conclusion Fire disturbance reshapes Mediterranean coastal dune plant communities by weakening environmental filtering, reducing competitive structuring, and promoting more neutral patterns of species co-occurrence, ultimately leading to a more homogeneous community across environmental gradients. Recognizing these shifts advances our understanding of woody plant community reorganization after a fire and provides a framework to inform conservation and restoration in fire-prone Mediterranean dune systems.Antecedentes Los ecosistemas dunares costeros son hábitats frágiles cuya vegetación soporta condiciones abióticas severas, haciéndolos vulnerables a las perturbaciones producidas por condiciones climáticas adversas, como los incendios. En 2017, un gran incendio en el Parque Natural de Doñana (suroeste de España) proporcionó una oportunidad para estudiar los efectos del fuego sobre la composición, estructura e interacciones de una comunidad de plantas leñosas a lo largo del gradiente natural entre la costa y el interior del sistema dunar. Se compararon un área quemada (Cuesta Maneli) y un área adyacente no quemada (Laguna del Jaral) mediante la aplicación de un Escalamiento Multidimensional No Métrico (NMDS), tests de Mantel, y análisis de co‑ocurrencia y agregación espacial.

Resultados La composición de especies en el área no quemada está fuertemente asociada a variables edáficas y mostró una clara diferenciación espacial a lo largo del gradiente de la costa hacia el interior, reflejando un fuerte filtro abiótico e interacciones negativas espacialmente estructuradas. En contraste, las comunidades en el área quemada mostraron una composición más homogénea a lo largo de este gradiente, con un incremento en la abundancia de especies, aunque sin relaciones significativas entre las condiciones edáficas y la composición de especies, sugiriendo que el fuego debilitó el efecto de los filtros ambientales. Los patrones de co‑ocurrencia de especies también difirieron: asociaciones neutrales predominan en el área quemada, mientras que en el área no quemada prevalecen asociaciones negativas y agrupamientos de especies en el espacio. Estos resultados sugieren que el fuego redujo la competición e incrementó la disponibilidad de recursos, produciendo una estructura de la comunidad más homogénea y oportunista. Los resultados subrayan que la dinámica de la comunidad después del fuego no se asocia tan sólo a filtros determinísticos, sino también a dinámicas neutras que moldean la organización de la comunidad y las trayectorias de la sucesión.

Conclusiones El fuego modifica las comunidades costeras mediterráneas mediante un debilitamiento de los filtros ambientales, reduciendo la estructura competitiva, y promoviendo patrones más neutros de co‑ocurrencia de especies, favoreciendo una comunidad más homogénea a lo largo de los gradientes ambientales. El reconocimiento de estos cambios constituye un avance en la comprensión acerca de cómo se reorganizan las comunidades de leñosas después de un incendio, y proporciona un marco de referencia para la conservación y restauración de ecosistemas mediterráneos dunares costeros proclives al fuego.