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.

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.