Spatio-temporal variation of seed rain between urban and rural fragments of humid tropical forests / Variación espacio-temporal de la lluvia de semillas entre fragmentos urbanos y rurales de bosques tropicales húmedos

Introduction: The type of land use surrounding the remnants of tropical forest may generate changes in the characteristics of plant populations and communities. Consequently, there may be a significant reduction in processes of pollination and diasporas dispersion. Therefore, causing changes in some parameters of seed rain. Objective: To characterize and compare seed density, species richness, floristic composition, habit, dispersal syndrome, and successional category of seed rain between urban and rural fragments of Atlantic Forest, in the 2015 and 2016 weather seasons. Methods: The study areas were defined after mapping and quantification of urban and rural occupations around the remnants, based on satellite images. In each fragment, were installed 36 collectors of 0.25 m2. The material was collected monthly during two consecutive years. Results: Seed rain richness was higher in the urban fragment during the rainy season in the two years, whereas it was similar between the fragments in the dry season. The seed density in the rural fragment was higher than in the urban during the rainy season; did not vary in urban between years or between seasons; and it was higher in the rural fragment in the rainy season of one year. There was a difference in the floristic composition of the seed rain between the fragments along time. The variations in the functional attributes of habit, dispersal syndrome, and successional category, were explained by the variables fragment, season, and year. Conclusions: Differences in the characteristics of the seed rain between the fragments might reflect the spatial and temporal heterogeneity, due to the diverse uses of the soil and external pressures (anthropogenic actions) present in the surroundings of the forest fragments and temporal variation in precipitation.

Introducción: El tipo de uso del suelo que rodea los remanentes de bosque tropical puede generar cambios en las características de las poblaciones y comunidades vegetales. En consecuencia, puede haber una reducción significativa en los procesos de polinización y dispersión de las diásporas. Por lo tanto, provocando cambios en algunos parámetros de la lluvia de semillas. Objetivo: Caracterizar y comparar la densidad de semillas, la riqueza de especies, la composición florística, el hábito, el síndrome de dispersión y la categoría sucesional de la lluvia de semillas entre fragmentos urbanos y rurales de Mata Atlántica, en las estaciones climáticas del 2015 y 2016. Métodos: Las áreas de estudio se definieron luego del mapeo y cuantificación de las ocupaciones urbanas y rurales alrededor de los remanentes, con base en imágenes satelitales. En cada fragmento se instalaron 36 colectores de 0.25 m2. El material fue recolectado mensualmente durante dos años consecutivos. Resultados: La riqueza de lluvia de semillas fue mayor en el fragmento urbano durante la estación lluviosa en los dos años, mientras que fue similar entre los fragmentos en la estación seca. La densidad de semillas en el fragmento rural fue mayor que en el urbano durante la estación lluviosa; no varió en urbano entre años o entre estaciones; y fue mayor en el fragmento rural en la estación lluviosa del primer año. Hubo una diferencia en la composición florística de la lluvia de semillas entre los fragmentos a lo largo del tiempo. Las variaciones en los atributos funcionales de hábito, síndrome de dispersión y categoría sucesional, fueron explicadas por las variables fragmento, estación y año. Conclusiones: Las diferencias en las características de la lluvia de semillas entre los fragmentos podrían reflejar la heterogeneidad espacial y temporal, debido a los diversos usos del suelo y presiones externas (acciones antropogénicas) presentes en el entorno de los fragmentos de bosque y variación temporal de la precipitación.

How can local representations of changes of the availability in natural resources assist in targeting conservation?

The use and appropriation of natural resources by human groups may be strongly related to the perception that these groups have of the abundance or scarcity of these resources. Researches on environmental representation can be useful to understand the criteria involved in the selection and use of natural resources, to verify if people realize changes in the availability of these resources and the possible causes of these changes and to elaborate conservation strategies, if necessary. However, if people are not realizing these changes, of if they do not perceive themselves as a cause of such scarcity, the developing of conservation strategies will be very difficult to implement. We investigated the drivers of sustainable harvest of Syagrus coronata (Mart.) Becc. (ouricuri palm) leaves by the Fulni-ô indigenous people in northeastern Brazil and accessed the representation of changes in the availability of the populations of this species over time. We obtained information about events that, from the point of view of the palm harvesters, pose threats to S. coronata populations. More experienced local harvesters tend to harvest leaves in a more sustainable manner than did young and inexperienced harvesters. The Fulni-ô reported a decline in S. coronata populations. However, they primarily associate such decline to the farming practices of non-indigenous people that lease lands in the area. Although the Fulni-ô people perceived a shortage of such resource, our findings indicate that the implementation of conservation strategies for the ouricuri palm may not be so easy to implement, once it affects one of their main income sources (land lease), which is recognize as the major threat for the species by harvesters. Ours results showed that the relationship between perception of scarcity and ease of implementation of conservation actions should be contextualized.

Caryocar coriaceum (Caryocaraceae) diaspore removal and dispersal distance on the margin and in the interior of a Cerrado area in Northeastern Brazil / Remoción y distancia de dispersión de las diásporas de Caryocar coriaceum (Caryocaraceae) en el margen e interior de un área de Cerrado, Noreste de Brasil

Abstract:The seed dispersal process is a crucial stage in plant regeneration and maintenance of forest biological diversity. While the number of removed seeds is quantitative, the distance to which a seed is removed from its origin is qualitative, because it affects the probability that a seed will germinate and recruit to the next life stage. However, the creation of forest margins can negatively affect the seed dispersal process, especially for largediaspore plant species. In this study, the diaspore removal and dispersal distance of Caryocar coriaceum, a tree with large diaspores that is in danger of extinction, were analyzed. The study was conducted for two consecutive years in a protected forest in Northeastern Brazil. Each year, 1 200 diaspores with a nylon wire and a satin tape yellow were used and equally distributed in 120 experimental stations established on the forest margin and in the interior. During the first year of the study, no differences in diaspore removal and dispersal distance were found among the investigated environments. However, for the second year of the study, the number of removed diaspores differed significantly; nevertheless, the dispersal distance was not different between the forest margin and the interior. The low diaspore removal percentages suggest that species recruitment may be compromised because the diaspore accumulation close to the relatives enables higher fungi and insect attack. In addition, most of the few removed diaspores were found at short distances from their sources (up to 5 m), which can lead to low genetic variability. Virtually no diaspore was found buried by hoarding rodents, and no diaspore was found preyed upon by these animals. Evidence found in this study suggests the local loss of species dispersers, which can compromise the maintenance of forest biological diversity. Rev. Biol. Trop. 64 (3): 1117-1127. Epub 2016 September 01.

ResumenEl proceso de dispersión de semillas es una etapa crucial en la regeneración de las plantas y el mantenimiento de la diversidad biológica de los bosques. Mientras que el número de semillas removidas es cuantitativo, la distancia a la que se elimina una semilla desde su origen es cualitativa, porque afecta la probabilidad de que una semilla germine y sea reclutada para la próxima etapa del ciclo de vida. Sin embargo, la creación de márgenes de los bosques puede afectar negativamente el proceso de dispersión, especialmente para especies de plantas con diásporas grandes. En este estudio, analizamos la remoción diásporas y la distancia de dispersión de C. coriaceum, un árbol de diásporas grandes que está en peligro de extinción. El estudio se llevó a cabo durante dos años consecutivos en un bosque protegido en el Noreste de Brasil. Cada año, un total de 1 200 diásporas fueron igualmente distribuidas, con un hilo de nylon y una cinta amarilla de satén, en 120 estaciones experimentales establecidas en el margen y en el interior del bosque. En el primer año del estudio, no se encontraron diferencias en la remocíon de las diásporas y la distancia de dispersión entre los ambientes estudiados. Sin embargo, en el segundo año el número de diásporas retiradas difería significativamente, pero la distancia de dispersión no fue diferente entre el margen de bosques y el interior. El bajo porcentaje de remoción encontrado sugiere que el reclutamiento de especies puede estar comprometido, ya que la acumulación de diásporas próximas unas de otras es propicio para un mayor ataque de hongos e insectos. Además, la mayoría de las pocas diásporas removidas fueron encontradas a pequeñas distancias de su origen (hasta 5 m), lo que puede generar una baja variabilidad genética. Prácticamente ninguna diáspora fue encontrada enterrada por los roedores recolectores y ninguna estaba depredada por estos animales. La evidencia encontrada en este estudio indica la pérdida local de dispersores de las especies, lo que puede poner en peligro el mantenimiento de la diversidad biológica de los bosques.

Effect of temporal variation in precipitation on the demography of four herbaceous populations in a tropical dry forest area in Northeastern Brazil

n tropical dry forests, the dynamics of herbaceous populations is strongly influenced by seasonal and annual variation in total rainfall. Moreover, the present and past events of climatic anomalies (e.g. severe drought years and erratic rain before the growth season) may cause drastic reductions in population size, leading to the temporal disappearance of some species. Therefore, this three-year study aimed to assess the dynamics of Delilia biflora (Asteraceae), Commelina obliqua (Commelinaceae), Phaseolus peduncularis (Fabaceae) and Euphorbia heterophylla (Euphorbiaceae). The study was conducted in an area of tropical dry forest known as Caatinga, situated in the experimental station of the Pernambuco Agronomic Institute (IPA), in Caruaru, Pernambuco, Brazil. The Caatinga has a semiarid climate with strong seasonal and annual variation in total precipitation. During this study, there was a climatic anomaly event called the 2006 drought, and also erratic rains in the dry season. The birth, death and survival of plants were evaluated monthly using 105 plots (1 × 1 m). Differences in density between years and seasons were evaluated using the Kruskal-Wallis test. The explanatory power of present and past precipitation on density was evaluated using the General Linear Model. In this study, we present the first record of Euphorbiaheterophylla in the studied area. The studied populations were larger during the rainy seasons and in wet years, and were drastically reduced in the driest year and dry seasons. Commelina obliqua was the least sensitive to variation in total rainfall. Regarding the variation in density, all four species were present during all three years. Birth rates were higher during the rainy season, and death rates were higher in the dry season. Sporadic rain in the dry season caused pronounced seedling recruitment followed by death, and had a strong impact on the dynamics of D. biflora, E. heterophylla and P. peduncularis. The precipitation of the current year explained between 3 % - 18 % of the inter-annual density variation, and the explanatory power of the previous year precipitation on the density of populations ranged from 32 % to 67 %. Therefore, climatic events of the past also have a significant consequence over the four populations. In conclusion, drastic reduction in total precipitation between years may be considered as a predictive parameter for herbaceous plants population size (in the present and future time) in a Northeastern Brazilian tropical dry forest area. Rev. Biol. Trop. 63 (4): 903-914. Epub 2015 December 01.

n los bosques tropicales secos, la dinámica de las poblaciones herbáceas están fuertemente influenciadas por la variación estacional y anual de la precipitación total. Por otra parte, los acontecimientos presentes y pasados de anomalía climática (por ejemplo, años de sequía y lluvia errática antes de la temporada de crecimiento) pueden causar reducciones drásticas de tamaño de la población, lo que lleva a la desaparición temporal de algunas especies. Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo evaluar, durante tres años, la dinámica de Delilia biflora (Asteraceae), Commelina obliqua (Commelinaceae), Phaseolus peduncularis (Fabaceae) y Euphorbia heterophylla (Euphorbiaceae). El estudio se realizó en una zona de bosque seco tropical conocida como Caatinga, situado en la estación experimental del Instituto Agronómico de Pernambuco (IPA), en Caruaru, Pernambuco, Brasil. La Caatinga tiene un clima semiárido y fuerte variación estacional y anual de la precipitación total. Durante este estudio, hubo un evento de anomalía climática llamado la sequía de 2006 y la lluvia errática en la estación seca. El nacimiento, la muerte y la supervivencia fueron monitoreados mensualmente en 105 parcelas de 1 × 1 m. Las diferencias en densidad entre años y estaciones se evaluaron mediante la prueba de Kruskal-Wallis. El poder explicativo de la precipitación del presente y del pasado sobre la densidad se evaluó utilizando el Modelo Lineal Generalizado. En este estudio, fue el primer registro de Euphorbia heterophylla en el área de estudio. Las poblaciones estudiadas fueron mayores en los años más húmedos y durante la temporada de lluvias, y se redujeron drásticamente en el año más seco y en las estaciones secas. Commelina obliqua fue la menos sensible a la variación de la precipitación total. Con respecto a la densidad, las cuatro especies estuvieron presentes durante los tres años. Las tasas de natalidad fueron mayores durante la temporada de lluvias y las tasas de mortalidad fueron mayores en la estación seca. Lluvias esporádicas en la estación seca causado pronunciado reclutamiento de plántulas seguida de muerte y tuvo un fuerte impacto en la dinámica de D. biflora, E. heterophylla y P. peduncularis. La precipitación del año en curso explica entre el 3 % y 18 % de la variación interanual de la densidad y el poder explicativo de la precipitación del año anterior en la densidad de las poblaciones varió de 32 % a 67 %. Por lo tanto, los fenómenos climáticos del pasado también tienen una consecuencia significativa para las cuatro poblaciones. En conclusión, la drástica reducción de la precipitación total entre años podría ser un parámetro predictivo para el tamaño de la población de plantas herbáceas (en el momento presente y futuro) en una área de bosque tropical seco en el Noreste brasileño.

Influence of microhabitats on the performance of herbaceous species in areas of mature and secondary forest in the semiarid region of Brazil / Influencia de microhábitats en el desempeño de especies herbáceas en áreas de bosque maduro y secundario en la región semiárida de Brasil

The conditions for plant establishment in mature forest are different from those found in disturbed areas. In dry environments, the herbaceous cover is the most important in the recolonization of deforested areas. It can, therefore, act as an ideal biological group for assessing how changes in habitat heterogeneity affect the resilience of dry forests. The aim of this research was to evaluate whether natural regeneration of the herbaceous stratum differed between areas of mature and secondary forest of Caatinga and to describe this process. The study took place in the Brazilian semiarid region during the rainy season 2011 (January to August), where fifty 1m² plots were set up, 25 allocated to the microhabitat established as “between canopies” and 25 to the microhabitat “under the canopy”. The herbaceous species selected for the study were Delilia biflora (Asteraceae), Gomphrena vaga (Amaranthaceae) and Pseudabutilon spicatum (Malvaceae), abundant species occurring in both areas. All individuals from the selected populations were counted, marked with sequential numbers, and the height of the stem was measured. Differences between areas, and in size and survival between microhabitats, were found only for the first two species. Fruit production was higher in the mature forest for the three species. The study concluded that: 1. The effect of the microhabitats “between canopies” and “under the canopy” in mature and secondary forest areas depends on the species considered; 2. Populations sensitive to light intensity differ in number of individuals, height and fruit production; and 3. The resilience of anthropogenic areas in semiarid environments can be characterized by the presence of spatial heterogeneity with regard to the emergence and survival of herbaceous seedlings, suggesting that the regeneration of disturbed areas may occur in patches. Rev. Biol. Trop. 63 (2): 357-368. Epub 2015 June 01.

Las condiciones para el establecimiento de las plantas (agua, luz, nutrientes, etc.) en los fragmentos preservados se diferencian de las encontradas en áreas perturbadas. En ambientes secos, la cubierta herbácea predomina en la recolonización de áreas despejadas y puede actuar como un buen grupo biológico para evaluar los impactos de los cambios de la heterogeneidad de hábitats en el proceso de resiliencia de los bosques secos. Ante de esto, el objetivo fue evaluar si la regeneración natural de la capa herbácea difería entre áreas preservadas y áreas de Caatinga perturbadas y describir cómo ocurre esto. El estudio se realizó en la región semiárida brasileña durante la temporada de lluvias, donde 50 parcelas de 1m² fueron establecidas, 25 de las cuales se ubicaron en el microhábitat llamado “entre dosel” y 25 en “bajo dosel”. Las especies herbáceas seleccionadas para el estudio fueron: Delilia biflora (Asteraceae), Gomphrena vaga (Amaranthaceae) y Pseudabutilon spicatum (Malvaceae), especies abundantes que se producen en ambas áreas. Todos los individuos de las poblaciones seleccionadas se contaron, marcando con números secuenciales, y se midió la altura del tallo. Las diferencias entre las zonas, y el tamaño y supervivencia entre microhábitats, se encontraron solo para las dos primeras especies. La producción de frutos fue mayor en el bosque maduro para las tres especies. El estudio llega a la conclusión de que: 1. el efecto de la existencia de microhabitates “entre dosel” y “bajo dosel” en áreas preservadas y antropogénicas depende de la especie considerada; 2. las poblaciones sensibles a la variación de la intensidad luminosa presentan diferencias en cuanto al número de individuos, la altura y la producción de frutos de las plantas; 3. la resiliencia de las zonas antropogénicas de ambientes semiáridos se puede caracterizar por la existencia de heterogeneidad espacial en cuanto a la emergencia y supervivencia de plántulas herbáceas, lo que sugiere que la regeneración de áreas perturbadas puede ocurrir en parches.

What happens to the soil seed bank 17 years after clear cutting of vegetations? / ¿Qué ocurre con el banco de semillas del suelo 17 años después del corte de la vegetación?

Seed banks play an important role in the resilience of potential anthropogenic areas and are influenced by seasonal variation. The spatial and temporal heterogeneity of the forests influences the richness and density of the soil seed bank, but there is a hypothesis that such influence can be changed in anthropogenic areas, where we expect to find lower richness and seed density in relation to the seed bank of mature forests. The richness and seasonal density of seeds in the soil depth of a young caatinga forest, 17 years after an agricultural activity was abandoned, were evaluated and compared with those of a mature forest. The study was conducted at the Instituto Agronômico de Pernambuco - IPA (Estação Experimental José Nilson de Melo), located in Caruaru, Pernambuco, Brazil, in an area of tropical dry forest, known locally as “caatinga”. The local climate is seasonal, the dry season occurring from September to February and the rainy season concentrated in the remaining months. The average annual rainfall over time (time series of 30 years) is 692mm. In each climatic season (rainy and dry), the seed bank was sampled in 210 20x20cm plots (105 in the leaf litter and 105 at 5cm soil depth). The richness and seed density of the soil samples were evaluated by the method of seedling emergence. The seed bank had 47 species, with a predominance of herbaceous plants. Seasonal variation in richness and seed density in the soil (leaf litter + soil) was not significant, but 42 species of the mature forest were absent from the seed bank of the young forest, despite 17 years of natural regeneration and its proximity to the mature forest. On its own, the soil has greater richness and density of seeds than the leaf litter. The depth of seed deposition in the soil bank of the young forest significantly explained 36% of the species richness and 16% of the seed density, with a significant interaction effect with the climatic season only on species richness, explaining 4% of the variation recorded. The seed density of the young forest (1 277seeds/m²) was greater than that the mature forest indicating that the time abandoned had not yet been sufficient for complete recovery of plant diversity and there is no longer any seed limitation of pioneer species for regeneration of the young forest. Rev. Biol. Trop. 63 (2): 321-332. Epub 2015 June 01.

El banco de semillas juega un papel importante en el potencial de resiliencia de las áreas antropogénicas y sufre influencia de las variaciones estacionales. La heterogeneidad espacial y temporal de los bosques influye en la riqueza y la densidad del banco de semillas del suelo, pero hay una hipótesis de que tal influencia se puede cambiar en las zonas antropogénicas, donde esperaríamos encontrar menor riqueza y densidad de semillas en relación con el banco de semillas de los bosques maduros. La riqueza y la densidad estacional de semillas del espacio vertical del suelo de un bosque joven, con 17 años de abandono de cualquier actividad agrícola, fueron evaluadas y comparadas con las un bosque maduro. El estudio se realizó en el Instituto Agronômico de Pernambuco - IPA (Estação Experimental José Nilson de Melo), situado en Caruarú, Pernambuco, Brasil, en una zona de bosque seco tropical, conocida localmente como “caatinga”. El clima local es estacional, la estación seca ocurre de septiembre a febrero y la estación de lluvias en los meses restantes. La precipitación promedio anual (series de tiempo de 30 años) es 692mm. En cada estación climática (lluviosa y seca), el banco de semillas fue muestreado en 210 parcelas de 20x20cm (105 en la hojarasca a 5cm de profundidad del suelo). La riqueza y densidad de semillas de las muestras del suelo fueron evaluadas por el método de emergencia de plántulas. El banco de semillas presentó 47 especies, con una predominancia de las herbáceas. Las variaciones estacionales de riqueza y densidad de semillas del suelo (hojarasca+suelo) no fueron significativas, pero 42 especies del bosque maduro todavía estaban ausentes en el banco de semillas del bosque joven, apesar de los 17 años de regeneración natural y de su proximidad con el bosque maduro. Aisladamente, el suelo presentó mayor riqueza y densidad de semillas que la hojarasca. La profundidad de depósito de semillas en el banco del suelo del bosque joven explicó significativamente 36% de la riqueza de especies y 16% de la densidad de semillas, con efecto significativo de interacción con la estación climática apenas sobre la riqueza de las especies, explicando más de 4% de la variación registrada. La densidad de semillas del bosque joven (1 277semillas/m²) fue más elevada que la del bosque maduro indicando, que a pesar del poco tiempo de abandono del cultivo, fue suficiente para la recuperación completa de la densidad de semillas.

Caatinga revisited: ecology and conservation of an important seasonal dry forest.

Besides its extreme climate conditions, the Caatinga (a type of tropical seasonal forest) hosts an impressive faunal and floristic biodiversity. In the last 50 years there has been a considerable increase in the number of studies in the area. Here we aimed to present a review of these studies, focusing on four main fields: vertebrate ecology, plant ecology, human ecology, and ethnobiology. Furthermore, we identify directions for future research. We hope that the present paper will help defining actions and strategies for the conservation of the biological diversity of the Caatinga.