Patrones de distribución y estructura de la vegetación en el gradiente de humedales costeros El Castaño, Chiapas, México

Introducción: Las características de los humedales costeros son resultado de las interacciones hidrogeomorfológicas entre el continente y el océano, que causan un gradiente ambiental, que resulta en diferentes tipos de vegetación como manglares, popales, tulares, selvas y palmares inundables. Objetivo: Caracterizar las variables del hidroperiodo y fisicoquímicas del agua y suelo para determinar la relación que existe en el patrón de distribución de la vegetación en el Sistema de Humedales El Castaño (SHC). Metodología: Se establecieron 11 unidades de muestreo (UM) permanentes por estrato definidos: cinco en el manglar, dos en selvas inundables, dos en tular y dos en pastizal inundable. De mayo 2016 a octubre 2017 se caracterizó la vegetación y se muestreó mensualmente los niveles de inundación y parámetros fisicoquímicos del agua (superficial, intersticial y subterránea): salinidad, conductividad y pH; y el suelo: densidad aparente, porcentaje de humedad y potencial redox. Resultados: El manglar es el más cercano al mar, tiene la menor diversidad (H:1.66) y especies registradas (14), está dominado por Laguncularia racemosa y Rhizophora mangle y tiene los valores más altos de salinidad intersticial y subterránea, mayores a 10.8 ups, se mantiene inundado de 4 a 12 meses, su potencial redox es de 14.57 mV. Seguido está el manglar, tierra adentro, se ubican los remanentes de la selva inundable, (H:2.18 y 18 especies), dominada por Pachiraaquatica, la salinidad intersticial y subterránea de 4.95 ups, permanece inundada de 0 a 6 meses y el potencial redox es de 119.07 mV. El tular, después de la selva, (H:1.92 y 16 especies), dominado por Typha domingensis, salinidad intersticial y subterránea de 6.1 ups, el tiempo de inundación es de 5 a 8 meses y potencial redox es de 125.9 mV. El pastizal inundable, con menor influencia marina, es un humedal herbáceo modificado para uso ganadero, presentó los valores más altos de diversidad (H:3.44 y 50 especies), Paspalum conjugatum es la especie dominante, la salinidad intersticial y subterránea es menor a 0.5 ups, se mantiene inundado de 5 a 9 meses y el potencial redox es de 151.23 mV. Conclusiones: En cada tipo de vegetación, la estructura, composición y diversidad es diferente, con un alto recambio de especies que indica un gradiente definido por la salinidad. La vegetación en el SHC sigue los patrones de organización típica de los humedales costeros tropicales, manglares, selvas inundables y humedales herbáceos, en este caso los tulares y pastizales inundables. El factor que define la distribución de la vegetación, es salinidad y el gradiente que se observa está en función de la dinámica hidrológica que depende de entradas de agua marina y de la bajada de agua dulce del interior del continente.

Introduction: The characteristics of coastal wetlands are the result of hydrogeomorphological interactions between the continent and the ocean, which cause an environmental gradient, hat results in different vegetation types such as mangroves, freshwater marshes, swamp forests and palm swamps. Objective: To characterize the hydroperiod and physicochemical variables of water and soil and their effect on the distribution of vegetation in the Sistema de Humedales El Castaño. Methods: A total of 11 permanent sampling units (UM) were established by defined strata: five in the mangrove, two in swamp forest, two in freshwater marshes and two in the flooded pasture. From May 2016 to October 2017 the vegetation was characterized and the water levels and physicochemical parameters (superficial, interstitial and groundwater) were sampled monthly for: salinity, and pH; and the soil for: bulk density, humidity percentage, and redox potential. Results: Mangroves are the closest to the sea, have the lowest diversity (H: 1.66) and species richness (14), they are dominated by Laguncularia racemosa and Rhizophora mangle, have the highest values of interstitial and groundwater salinity, (> 10.8 ups), remain flooded for 4 to 12 months per year, and have a redox potential of 14.57 mV. Immediately, inland, there are remnants of the swamp forests (H: 2.18 and 18 species), dominated by Pachira aquatica, with 5 ups interstitial and groundwater salinity, flooded from 0 to 6 months per year, with a redox potential of 119.07 mV. These forests are followed inland by freshwater marshes (H: 1.92 and 16 species), dominated by Typha domingensis with 6.1 ups interstitial and groundwater salinity, flooded for 5 to 8 months per year and a redox potential of 125.9 mV. Finally, furthest inland is the flooded pasture, a modified herbaceous wetland for cattle grazing (H: 3.44 and 50 species) dominated by Paspalum conjugatum, where interstitial and groundwater salinity is less than 0.5 ups, it stays flooded for 5 to 9 months and the redox potential is 151.23 mV. Conclusions: In each type of vegetation, the structure, composition, and diversity are different, with a high turnover of species that indicates a gradient defined by salinity. The vegetation in the SHC follows the patterns of typical organization of the tropical coastal wetlands, mangroves, swamp forests and herbaceous wetlands, in this case the freshwater marshes and flooded pastures. The factor that define the distribution of the vegetation is the salinity and the gradient that is observed are a function of the hydrological dynamics that depends on the mixing of marine and freshwater.

Degradación de hojarasca y aporte de nutrientes del manglar en la Laguna Mecoacán, Golfo de México / Leaf litter degradation and nutrient supply in the mangroves of Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico

Resumen Los manglares son ecosistemas de importante productividad primaria, donde se establece un flujo de energía (nutrientes) con zonas adyacentes y su ambiente acuático, impulsado principalmente por los procesos de degradación. El objetivo del estudio fue estimar el coeficiente de degradación diario (k) de hoja de mangle por medio de bolsas de degradación, en relación con los factores físico químicos del suelo y el aporte de nutrientes (fósforo y nitrógeno) en sedimento del manglar de la Laguna Mecoacán, Golfo de México. El coeficiente de degradación se estimó por medio de bolsas de degradación de hojarasca en seis sitios de monitoreo mensual. Se identificó una rápida degradación durante el primer mes de hasta 51 % en Avicennia germinans (L.) Stearn asociado a procesos de lixiviación por condiciones de inundación. La degradación (k) de Rhizophora mangle L. (k= 0.0052 ± 0.0002) (F= 12.2 p<0.05 n= 216) y Laguncularia racemosa (L.) Gaertn (k= 0.005 ± 0.0003) (F= 3.7 p= 0.02 n= 108) difieren significativamente de A. germinans (k= 0.009 ± 0.0003) (F= 1.2 p= 0.02 n= 216). En relación al T50 de R. mangle y L. racemosa presentaron mayor tiempo de degradación (133 y 138 días respectivamente) comparado con A. germinans (74 días). Se registró una correlación significativa entre la materia orgánica y la humedad del suelo con la constante de descomposición de A. germinans (r= 0.65 p< 0.05 y r= 0.55 p< 0.05 respectivamente). El más alto contenido de nitrógeno total se dio en Pajaral (2 683 mg.Kg) y presentó alta correlación con el contenido de materia orgánica (r= 0.9 p= 0.03); en relación al fósforo total, el nivel más alto se presentó en Boca (2 031 mg.Kg) correlacionado de forma negativa con el pH (r= -0.61 p< 0.05). En conclusión, las diferencias en la velocidad de degradación de las hojas de mangle dependen de la especie (composición foliar), tiempo de exposición o inmersión en agua (patrón de inundación) y heterogeneidad del sedimento (i.e., textura, pH, contenido de humedad y densidad aparente).

Abstract Mangroves are ecosystems with a high primary productivity that is mainly driven mainly by degradation processes. Energy (nutrients) flows from mangroves toward adjacent zones and the surrounding aquatic environment. The objective of the present study was to estimate the daily degradation coefficient (k) of mangrove leaves in relation to physical-chemical soil factors and in situ nutrient supply (phosphorus and nitrogen) in Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico. Leaf litter degradation bags were placed at six monthly monitoring sites to evaluate degradation and to calculate the corresponding degradation coefficients. A rapid degradation of up to 51 % was observed for Avicennia germinans (L.) Stearn during the first month in association with leaching resulting from flood conditions. The degradation of Rhizophora mangle (L.) (k= 0.0052±0.0002) (F= 12.2 p< 0.05 n= 216) and Laguncularia racemosa (L.) Gaertn (k= 0.005±0.0003) (F= 3.7 p= 0.2 n= 108), differed significantly from that of A. germinans (k= 0.009 ± 0.0003) (F= 1.2 p= 0.2 n= 216) did not present significant differences. To reach T50 degradation, R. mangle and L. racemosa required more time (133 and 138 days, respectively) than A. germinans (74 days). Organic matter and soil humidity were significantly correlated with the decay constant of A. germinans (r= 0.65 p< 0.05 and r= 0.55 p< 0.05, respectively). Total nitrogen content was highest in the Pajaral site (2 683 mg.kg) and was also highly correlated with organic matter content (r= 0.9 p= 0.003). Total phosphorus content was highest in the Boca site (2 031 mg.kg) and was also negatively correlated with pH (r= -0.61 p= 0.004). In conclusion, differences in the rate of mangrove leaf degradation depend on the involved species (leaf composition), time of exposure or immersion in water (flooding patterns) and sediment heterogeneity (i.e., texture, pH, humidity content and bulk density). Rev. Biol. Trop. 66(2): 892-907. Epub 2018 June 01.

Atributos estructurales, productividad (hojarasca) y fenología del manglar en la Laguna Mecoacán, Golfo de México / Structural attributes, productivity (leaf litter) and mangrove phenology in Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico

Resumen Los manglares se distribuyen a lo largo de gradientes topográficos en zonas costeras, donde las variaciones en salinidad y períodos de inundación influyen en la composición y productividad primaria. En este estudio se evaluaron los atributos estructurales y producción de hojarasca de los manglares de la Laguna Mecoacán, Golfo de México. En seis sitios de monitoreo se determinó durante la segunda semana de julio 2014, la composición florística, el diámetro a la altura del pecho (DAP), altura, densidad del mangle adulto, juveniles, reclutas y plántulas. Además, se calcularon el área basal, índice de valor de importancia (IVI) y cobertura. Se tomaron muestras mensuales (noviembre 2014 a octubre 2015) de producción de hojarasca de las especies de mangle mediante trampas de captura, mientras que los parámetros físico-químicos de agua superficial, intersticial y subterránea fueron determinados mediante piezómetros. Los sitios de estudio en la Laguna Mecoacan se clasificaron en dos tipos fisonómicos: Borde (Boca, Aspoquero, Arrastradero y Pajaral) y cuenca (Cerros y Mojarrero). La densidad promedio del manglar fue de 2 870 árboles. ha-1. El área basal más alta se encontró en Pajaral (41.7 m-2. ha). Avicennia germinans (L.) Stearn presentó los valores más altos de IVI en todos los sitios. Se registró una cobertura media de 17.5 m2. Las especies mostraron zonación con los niveles de salinidad de agua intersticial; A. germinans con mayor densidad en áreas de alta salinidad (hipersalinas), mientras Laguncularia racemosa (L.) Gaertn y Rhizophora mangle L. en áreas de menor salinidad. La producción de hojarasca fue de 5.15 ton. ha-1. año-1, mostró una correlación positiva con la precipitación y alta correlación negativa con los niveles de salinidad y ORP intersticial y subterránea. Los resultados indican que la variabilidad en la composición, la estructura y la producción de hojarasca en la Laguna Mecoacán está determinada localmente por la capacidad de adaptación a las condiciones ambientales (precipitación, salinidad, potencial redox) de las especies presentes. Se recomienda establecer los sitios como parcelas permanentes de monitoreo y estimar la biomasa en pie y debajo del suelo para entender mejor la dinámica de nutrientes como una de las principales fuentes de energía in situ y exportado a zonas adyacentes.

Abstract Mangrove forests are distributed along the topographical gradients of coastal areas, where variations in salinity and flooding influence the composition and primary production of these forests. This study evaluated the structural attributes and production of leaf litter of mangrove species in Mecoacán Lagoon. We established six monitoring sites and studied the floristic composition, diameter at breast height (DBH), and density of adult, juvenile and recruited trees, as well as seedling density; additionally, the basal area, importance value index (IVI), and coverage were also calculated. Monthly samples (from November 2014 to October 2015) of the leaf litter production of different mangrove species, were collected using litter traps, and the physicalchemical parameters of surface, interstitial, and subterranean water were determined using piezometers. The study sites were classified into two physiognomic types: fringe (Boca, Aspoquero, Arrastradero, and Pajaral) and basin (Cerros and Mojarrero). The average density of mangrove trees was 2 870 trees. ha-1. The highest basal area was found in Pajaral (41.7 m2. ha-1). Avicennia germinans presented the highest IVI value in all sites. An average coverage of 17.5 m2 was recorded. The species were zoned with respect to interstitial salinity levels. A. germinans had a greater density in areas with high salinity (hypersaline) and Laguncularia racemosa and Rhizophora mangle in areas of lower salinity. The leaf litter production was 5.15 ton. ha-1. year-1 and showed a positive correlation with rainfall and a highly negative correlation with salinity level as well as with interstitial and subterranean oxidation redox potential (ORP). The results indicated that variability in the composition, structure, and production of leaf litter in Laguna Mecoacán is locally determined by the species capacity to adapt to environmental conditions (rainfall, salinity, redox potential). Several recommendations include the establishment of the sites evaluated in this study, as permanent monitoring areas and to estimate the above and belowground biomass, in order to understand the nutrient dynamics, as mangroves provide sources of energy both in situ and that may be exported to neighboring areas.