Strong El Niño reduces fruit production of Brazil-nut trees in the eastern Amazon / Forte El Niño reduz a produção de frutos de castanheiras na Amazônia Oriental

The Brazil-nut tree (Bertholletia excelsa) is native to the Amazon rainforest, and its fruit production varies naturally with climatic conditions. Our aim was to evaluate the temporal variation in Brazil-nut production associated with climatic variables, including the strong El Niño of 2015/2016. The study was carried out in two 9-ha permanent plots in the northeastern Brazilian Amazon from 2007 to 2018: one in forest (12-year monitoring) and the other in savannah/forest transition (eight years). Overall, we monitored fruit production of 205 trees with diameter at breast height ≥ 50 cm. Annual fruit production was related to temporal series (2005-2018) of climatic data (the Oceanic Niño Index; and precipitation and air temperature from two local meteorological stations). Average fruit production per tree in 2017 was eight times lower than in 2015 and two times lower than the general average for both sites, and was significantly associated to the El Niño of 2015/2016, that increased average maximum monthly temperature and reduced the precipitation in the region, extending the dry season from three to six months. Years with higher and lower fruit production per tree coincided in both sites. Annual fruit production was significantly and negatively correlated with thermal anomalies that occurred in the third semester prior to harvest monitoring. Years with higher production were related with predominance of neutrality or the La Niña phenomenon at the global scale, and higher rainfall at the local scale. The relationship of fruit production with climate was independent of the local habitat.

A castanheira-da-amazônia (Bertholletia excelsa) é nativa da floresta amazônica e sua produção de frutos varia naturalmente com as condições climáticas. Nosso objetivo foi avaliar a variação temporal na produção de frutos da castanheira associada a variáveis ​​climáticas, incluindo o forte El Nino de 2015/2016. O estudo foi realizado em parcelas permanentes de 9 ha de 2007 a 2018, uma localizada em floresta (12 anos de monitoramento) e a outra em transição floresta/savana (oito anos). Em total, monitoramos 205 castanheiras com diâmetro à altura do peito ≥ 50 cm. A produção anual de frutos foi relacionada a séries temporais (2005-2018) de dados climáticos (o Índice Oceânico Niño; e a precipitação e temperatura do ar de duas estações meteorológicas locais). A produção média por castanheira em 2017 foi oito vezes menor que em 2015 e duas vezes menor que a média geral nos dois sítios, e foi significativamente associada ao El Niño de 2015/2016, que causou aumento na temperatura máxima mensal e redução na precipitação regional, prolongando a estação seca de três para seis meses. Os anos com maior e menor produção média por castanheira foram os mesmos nos dois ambientes. A produção anual de frutos foi significativa e negativamente correlacionada com as anomalias térmicas ocorridas no terceiro semestre antes da colheita. Anos de maior produção foram relacionados com predominância de neutralidade ou do fenômeno La Niña em escala global, e aumento da precipitação em nível local. A relação entre produção de frutos e clima foi independente do ambiente local.

Strong El Niño reduces fruit production of Brazil-nut trees in the eastern Amazon / Forte El Niño reduz a produção de frutos de castanheiras na Amazônia Oriental

The Brazil-nut tree (Bertholletia excelsa) is native to the Amazon rainforest, and its fruit production varies naturally with climatic conditions. Our aim was to evaluate the temporal variation in Brazil-nut production associated with climatic variables, including the strong El Niño of 2015/2016. The study was carried out in two 9-ha permanent plots in the northeastern Brazilian Amazon from 2007 to 2018: one in forest (12-year monitoring) and the other in savannah/forest transition (eight years). Overall, we monitored fruit production of 205 trees with diameter at breast height ≥ 50 cm. Annual fruit production was related to temporal series (2005-2018) of climatic data (the Oceanic Niño Index; and precipitation and air temperature from two local meteorological stations). Average fruit production per tree in 2017 was eight times lower than in 2015 and two times lower than the general average for both sites, and was significantly associated to the El Niño of 2015/2016, that increased average maximum monthly temperature and reduced the precipitation in the region, extending the dry season from three to six months. Years with higher and lower fruit production per tree coincided in both sites. Annual fruit production was significantly and negatively correlated with thermal anomalies that occurred in the third semester prior to harvest monitoring. Years with higher production were related with predominance of neutrality or the La Niña phenomenon at the global scale, and higher rainfall at the local scale. The relationship of fruit production with climate was independent of the local habitat.(AU)

A castanheira-da-amazônia (Bertholletia excelsa) é nativa da floresta amazônica e sua produção de frutos varia naturalmente com as condições climáticas. Nosso objetivo foi avaliar a variação temporal na produção de frutos da castanheira associada a variáveis ​​climáticas, incluindo o forte El Nino de 2015/2016. O estudo foi realizado em parcelas permanentes de 9 ha de 2007 a 2018, uma localizada em floresta (12 anos de monitoramento) e a outra em transição floresta/savana (oito anos). Em total, monitoramos 205 castanheiras com diâmetro à altura do peito ≥ 50 cm. A produção anual de frutos foi relacionada a séries temporais (2005-2018) de dados climáticos (o Índice Oceânico Niño; e a precipitação e temperatura do ar de duas estações meteorológicas locais). A produção média por castanheira em 2017 foi oito vezes menor que em 2015 e duas vezes menor que a média geral nos dois sítios, e foi significativamente associada ao El Niño de 2015/2016, que causou aumento na temperatura máxima mensal e redução na precipitação regional, prolongando a estação seca de três para seis meses. Os anos com maior e menor produção média por castanheira foram os mesmos nos dois ambientes. A produção anual de frutos foi significativa e negativamente correlacionada com as anomalias térmicas ocorridas no terceiro semestre antes da colheita. Anos de maior produção foram relacionados com predominância de neutralidade ou do fenômeno La Niña em escala global, e aumento da precipitação em nível local. A relação entre produção de frutos e clima foi independente do ambiente local.(AU)

Pollen and seed dispersal of Brazil nut trees in the southwestern Brazilian Amazon / Dispersão de pólen e sementes da castanheira no sudoeste da Amazônia brasileira

Pollen and seed dispersal patterns greatly influence the spatial distribution of plant genetic diversity. Microsatellite-based parentage analysis provides accurate estimates of contemporary gene dispersal. Although most tropical trees have been shown to exhibit widespread pollen dispersal, few studies have estimated contemporary gene dispersal after seedling establishment. Bertholletia excelsa (Lecythidaceae) is pollinated by large-bodied bees, while previous seed-tracking experiments suggest their seeds are mainly dispersed across very short distances by scatter-hoarding rodents, who primarily act as seed predators. Here we used parentage analysis to provide contemporary estimates of pollen and seed dispersal in B. excelsa recruits. We examined six 25-ha plots located in two natural stands in the Acre River valley, in the southwestern Brazilian Amazon. We used 11 microsatellite markers to estimate genetic diversity and fixation index parameters in adults, seedlings and saplings. Genetic diversity was moderate and did not differ across size classes or sampling locations. We assigned pollen and seed parents for < 20% of the recruits, indicating that most events of realized gene flow occurred beyond our 25-ha plots. Only 10 parentage assignments were confirmed with 80% confidence. Pollen distance ranged from 33 to 372 m and seed dispersal from 58 to 655 m. Actual seed-dispersal distances were far greater than the estimates obtained in previous seed-tracking experiments. Thus, studies encompassing larger sampling areas are necessary to determine a more representative spatial scale of B. excelsas pollen and seed dispersal capacity in natural stands.

Os padrões de dispersão de pólen e sementes influenciam a distribuição espacial da diversidade genética. Muitas espécies arbóreas tropicais apresentam ampla dispersão de pólen, mas poucos estudos avaliaram fluxo gênico a partir de plântulas. Bertholletia excelsa (Lecythidaceae) é polinizada por abelhas e as sementes são dispersas por roedores do tipo scatter-hoarders (que estocam recursos em diferentes pontos de sua área de vida), que atuam primariamente como predadores de sementes. Experimentos de remoção de sementes tem mostrado que a dispersão de sementes por esses roedores é espacialmente limitada. Nosso objetivo foi obter estimativas de dispersão de pólen e sementes em B. excelsa a partir da análise de parentesco de regenerantes. Nós estudamos seis parcelas de 25 ha, em duas áreas de floresta nativa no vale do Rio Acre, no sudoeste da Amazônia brasileira. Parâmetros de diversidade genética e índice de fixação foram estimados em adultos, varetas e plântulas com 11 marcadores microssatélites. A diversidade genética foi moderada e não diferiu entre classes de tamanho ou entre localidades. A paternidade foi determinada em menos de 20% dos regenerantes, indicando que a maioria dos eventos de fluxo gênico ocorreu em distâncias maiores que as encontradas nas parcelas de 25 ha. As distâncias de pólen variaram de 33 a 372 m e as de dispersão de sementes variaram de 58 a 655 m. As distâncias de dispersão obtidas neste estudo excedem em muito as estimativas obtidas em experimentos de remoção de sementes. Estudos envolvendo áreas maiores são necessários para que possamos aprofundar nosso conhecimento sobre capacidade de dispersão de pólen e sementes em populações naturais de B. excelsa.

Pollen and seed dispersal of Brazil nut trees in the southwestern Brazilian Amazon / Dispersão de pólen e sementes da castanheira no sudoeste da Amazônia brasileira

Pollen and seed dispersal patterns greatly influence the spatial distribution of plant genetic diversity. Microsatellite-based parentage analysis provides accurate estimates of contemporary gene dispersal. Although most tropical trees have been shown to exhibit widespread pollen dispersal, few studies have estimated contemporary gene dispersal after seedling establishment. Bertholletia excelsa (Lecythidaceae) is pollinated by large-bodied bees, while previous seed-tracking experiments suggest their seeds are mainly dispersed across very short distances by scatter-hoarding rodents, who primarily act as seed predators. Here we used parentage analysis to provide contemporary estimates of pollen and seed dispersal in B. excelsa recruits. We examined six 25-ha plots located in two natural stands in the Acre River valley, in the southwestern Brazilian Amazon. We used 11 microsatellite markers to estimate genetic diversity and fixation index parameters in adults, seedlings and saplings. Genetic diversity was moderate and did not differ across size classes or sampling locations. We assigned pollen and seed parents for < 20% of the recruits, indicating that most events of realized gene flow occurred beyond our 25-ha plots. Only 10 parentage assignments were confirmed with 80% confidence. Pollen distance ranged from 33 to 372 m and seed dispersal from 58 to 655 m. Actual seed-dispersal distances were far greater than the estimates obtained in previous seed-tracking experiments. Thus, studies encompassing larger sampling areas are necessary to determine a more representative spatial scale of B. excelsas pollen and seed dispersal capacity in natural stands.(AU)

Os padrões de dispersão de pólen e sementes influenciam a distribuição espacial da diversidade genética. Muitas espécies arbóreas tropicais apresentam ampla dispersão de pólen, mas poucos estudos avaliaram fluxo gênico a partir de plântulas. Bertholletia excelsa (Lecythidaceae) é polinizada por abelhas e as sementes são dispersas por roedores do tipo scatter-hoarders (que estocam recursos em diferentes pontos de sua área de vida), que atuam primariamente como predadores de sementes. Experimentos de remoção de sementes tem mostrado que a dispersão de sementes por esses roedores é espacialmente limitada. Nosso objetivo foi obter estimativas de dispersão de pólen e sementes em B. excelsa a partir da análise de parentesco de regenerantes. Nós estudamos seis parcelas de 25 ha, em duas áreas de floresta nativa no vale do Rio Acre, no sudoeste da Amazônia brasileira. Parâmetros de diversidade genética e índice de fixação foram estimados em adultos, varetas e plântulas com 11 marcadores microssatélites. A diversidade genética foi moderada e não diferiu entre classes de tamanho ou entre localidades. A paternidade foi determinada em menos de 20% dos regenerantes, indicando que a maioria dos eventos de fluxo gênico ocorreu em distâncias maiores que as encontradas nas parcelas de 25 ha. As distâncias de pólen variaram de 33 a 372 m e as de dispersão de sementes variaram de 58 a 655 m. As distâncias de dispersão obtidas neste estudo excedem em muito as estimativas obtidas em experimentos de remoção de sementes. Estudos envolvendo áreas maiores são necessários para que possamos aprofundar nosso conhecimento sobre capacidade de dispersão de pólen e sementes em populações naturais de B. excelsa.(AU)