Predicting landscape-scale biodiversity recovery by natural tropical forest regrowth.

Natural forest regrowth is a cost-effective, nature-based solution for biodiversity recovery, yet different socioenvironmental factors can lead to variable outcomes. A critical knowledge gap in forest restoration planning is how to predict where natural forest regrowth is likely to lead to high levels of biodiversity recovery, which is an indicator of conservation value and the potential provisioning of diverse ecosystem services. We sought to predict and map landscape-scale recovery of species richness and total abundance of vertebrates, invertebrates, and plants in tropical and subtropical second-growth forests to inform spatial restoration planning. First, we conducted a global meta-analysis to quantify the extent to which recovery of species richness and total abundance in second-growth forests deviated from biodiversity values in reference old-growth forests in the same landscape. Second, we employed a machine-learning algorithm and a comprehensive set of socioenvironmental factors to spatially predict landscape-scale deviation and map it. Models explained on average 34% of observed variance in recovery (range 9-51%). Landscape-scale biodiversity recovery in second-growth forests was spatially predicted based on socioenvironmental landscape factors (human demography, land use and cover, anthropogenic and natural disturbance, ecosystem productivity, and topography and soil chemistry); was significantly higher for species richness than for total abundance for vertebrates (median range-adjusted predicted deviation 0.09 vs. 0.34) and invertebrates (0.2 vs. 0.35) but not for plants (which showed a similar recovery for both metrics [0.24 vs. 0.25]); and was positively correlated for total abundance of plant and vertebrate species (Pearson r = 0.45, p = 0.001). Our approach can help identify tropical and subtropical forest landscapes with high potential for biodiversity recovery through natural forest regrowth.

Predicción de la Recuperación de la Biodiversidad a Escala de Paisaje según la Regeneración Natural del Bosque Tropical Resumen La regeneración natural del bosque es una solución rentable para la recuperación de la biodiversidad basada en la naturaleza, sin embargo, los diferentes factores socioambientales pueden derivar en resultados variables. Cómo predecir la ubicación en donde la regeneración natural del bosque recuperará los niveles de biodiversidad, los cuales son un indicador del valor de la conservación y un suministro potencial de diferentes servicios ambientales, es un vacío de conocimiento importante en la planeación de la restauración forestal. Buscamos predecir y mapear la recuperación a escala de paisaje de la riqueza de especies y la abundancia total de vertebrados, invertebrados y plantas en bosques tropicales y subtropicales de segundo crecimiento para guiar la planeación de la restauración. Primero, realizamos un metaanálisis mundial para cuantificar la medida a la que se desvió la recuperación de la riqueza y la abundancia total de especies en los bosques de segundo crecimiento de los valores de biodiversidad en los bosques antiguos referenciales en el mismo paisaje. Después, utilizamos un algoritmo de aprendizaje automático y un conjunto integral de factores socioambientales para predecir espacialmente la desviación a escala de paisaje para después mapearla. Los modelos explicaron en promedio el 34% de la varianza observada en la recuperación (rango de 9-51%). La recuperación de la biodiversidad a escala de paisaje en los bosques de segundo crecimiento pudo predecirse espacialmente con base en los factores socioambientales del paisaje (demografía humana, uso y cobertura del suelo, alteraciones naturales y antropogénicas, productividad del ecosistema, tipo de topografía y de suelo); fue significativamente más alta para la riqueza de especies que para la abundancia total de vertebrados (desviación media pronosticada ajustada al rango de 0.09 versus 0.34) e invertebrados (0.2 versus 0.35) pero no para las plantas (las cuales mostraron una recuperación similar para ambas medidas [0.24 versus 0.25]); y tuvo una correlación positiva para la abundancia de especies de plantas y vertebrados (Pearson r =0.45, p=0.001). Nuestra estrategia puede ayudar a identificar los paisajes de bosques tropicales y subtropicales con un potencial alto para la recuperación de la biodiversidad por medio de la regeneración natural del bosque.

Regeneración de un bosque secundario afectado por el Huracán Otto en Costa Rica / Regeneration of a secondary forest affected by Hurricane Otto in Costa Rica

Resumen Introducción: Se han realizado múltiples estudios en bosques afectados por huracanes, pero la información obtenida para Costa Rica es escasa, o nula en el caso de impactos directos como lo fue Otto, por lo que es necesario ampliar el conocimiento que se tiene acerca de los efectos de estos fenómenos en bosques tropicales y los mecanismos de recuperación de estos biomas. Consecuentemente se vuelve necesario identificar la vulnerabilidad de los ecosistemas a largo plazo y cuantificar las pérdidas que se generan a diferentes escalas, producto de los intensos eventos pluviales y los fuertes vientos. Objetivo: Determinar el comportamiento y estado de la recuperación en un bosque secundario afectado directamente por el huracán Otto en Boca Tapada, Pital, San Carlos, Costa Rica. Métodos: Se establecieron 10 unidades de muestreo de 20 x 50 m distribuidas de forma sistemática dentro de un bosque secundario afectado por el huracán Otto en Boca Tapada de San Carlos. Se evaluó la condición actual del bosque, se identificaron las especies que más daño recibieron por consecuencia de los fuertes vientos, así como las que poseen capacidad de recuperarse a través de rebrotes. Se realizó un sobrevuelo con un vehículo no tripulado, y se construyó un ortomosaico que fue posteriormente digitalizado y clasificado de acuerdo con el estado de la cobertura forestal presente en tres tiempos evaluados, condición inicial, después del aprovechamiento forestal y la condición al momento de realizado el muestreo. Se comparó la densidad poblacional, diversidad y área basal con lo presentado para un bosque primario aledaño al sitio de estudio, que también fue afectado por el paso del huracán Otto. Resultados: Se obtuvo que un 69.5 % de los individuos con d ≥ 5 cm se encuentran en buen estado, un 20.3 % fue descopado y un 12.7 % inclinado sin exposición de raíces. La familia que más riqueza de especies aporta es Fabaceae, esta misma es la que más abundancia de individuos dañados posee y la que presentó mayor cantidad de especies con capacidad de rebrotar. La especie que más daños sufrió fue Couma macrocarpa (Euphorbiaceae). El área de cobertura boscosa inicial fue afectada en un 7,63 % por el aprovechamiento forestal, y en un 44.25 % por el paso del huracán Otto. Se determinó que existen diferencias significativas en la diversidad de especies (P = 0.0004; α = 0.05) y en la densidad de individuos (P = 0.0011; α = 0.05), el bosque secundario es quien posee la mayor media. No se presentaron diferencias significativas en los valores de área basal (P = 0.6951; α = 0.05). Conclusiones: Un 30,5 % de la masa forestal fue afectada por el paso del huracán Otto y la familia Fabaceae representa un papel importante en la recuperación del bosque. Además, el aprovechamiento forestal en un bosque puede aumentar el riesgo de afectación por el paso de huracanes y el bosque secundario posee mayor diversidad de especies y mayor densidad de individuos que el bosque primario.

Abstract Introduction: Multiple studies have been carried out in forests affected by hurricanes, but the information obtained for Costa Rica is scarce or null, in the case of direct impacts such as Otto, so it is necessary to expand the existing knowledge about the effects of these phenomena on tropical forests and the recovery mechanisms of these biomes. Consequently, it is necessary to identify the vulnerability of ecosystems in long term and quantify the losses that are generated at different scales, as a result of the intense events of rain and strong winds. Objective: Determining behavior and recovery status in a secondary forest directly affected by Hurricane Otto in Boca Tapada, Pital, San Carlos, Costa Rica. Methods: Ten 20 x 50 m sampling units were systematically distributed within a secondary forest affected by Hurricane Otto in Boca Tapada, San Carlos. The current condition of the forest was evaluated, the species that received the most damage due to high winds were identified, as well as those that have the capacity to recover through regrowths. An overflight was carried out with an unmanned aerial vehicle and an orthomosaic was constructed, subsequently digitized, and classified according to the state of the forest cover presented in three evaluated moments, initial condition, after logging and the condition at the time of sampling. Population density, diversity, and basal area, were compared to data obtained in an adjacent primary forest also affected by the passage of Hurricane Otto. Results: It was obtained that 69.5 % of individuals with d ≥ 5 cm are in good condition, 20.3 % were broken in the tree canopy and 12.7% inclined without exposure of the roots. The family that provided the greatest species richness is Fabaceae, which is the same with the greatest abundance of damaged individuals and the one with the highest number of species with the ability to resprouting. The species that suffered the most damage was Couma macrocarpa (Euphorbiaceae). The initial area of forest cover was reduced by 7.63 % due to logging and 44.25 % due to Hurricane Otto. It was determined that there are significant differences in species diversity (P = 0.0004; α = 0.05) and in the density of individuals (P = 0.0011; α = 0.05). The secondary forest has the highest average in both cases. There are no significant differences in the values of the basal area (P = 0.6951; α = 0.05). Conclusions: 30.5 % of the forest mass was affected by the passage of Hurricane Otto and the Fabaceae family plays an important role in forest recovery. In addition, forest harvesting in a forest can increase the risk of being affected by the passage of hurricanes and the secondary forest has a greater diversity of species and a higher density of individuals than the primary forest.

Floristic characterization of the Los Lanches relict of the Montane Forest Las Palmas ­ Chota, Peru / Caracterización florística del relicto Los Lanches del Bosque Montano Las Palmas ­ Chota, Perú / Caracterização florística do remanescente Los Lanches da Floresta Montana Las Palmas - Chota, Peru

Montane forests are ecosystems with valuable endemic species; however, they have been degraded and reduced to forest relics, their floristic diversity is not fully known. The object of the study was the floristic characterization of the Los Lanches relict of the Las Palmas montane forest, located to the south of the Conchan district, Chota, Peru, between 2,800 and 3,000 elevation meters. 30 species distributed in 27 genera and 23 families were identified, Myrtaceae, Lauraceae, and Melastomataceae are the most representative. A mixing coefficient of 0.033 was obtained. The Simpson index of 0.89 indicates high diversity and the Shannon-Wiener index of 2.28. The horizontal distribution by diameter classes presented a trend line of an inverted "J". The Weinmannia elliptica (16.62 %), Hedysomum scabrum (10.26 %), Cyathea caracasana (8.44 %), and Nectandra lineatifolia (6.03 %) presented a value index of high importance. The vertical distribution in height classes presented the trend of inverted "j", observing that 20 % of species are found in the three strata. Hedyosmum scabrum (98.6), Cyathea caracasana (69.8), and Weinmannia elliptica (69.8) present high phytosociological values. The most important in natural regeneration are Hedyosmum scabrum (27.79 %) and Palicourea amethystina (14.77 %). The species with a high value of expanded importance Hedyosmum scabrum (19.24 %), Weinmannia elliptica (11.44 %), and Palicourea amethystina (8.02 %).

Los bosques montanos son ecosistemas con especies endémicas valiosas; sin embargo, estos han sido degradados y reducidos a relictos boscosos, de los cuales no se conoce su diversidad florística en su totalidad. En este sentido el objeto del estudio fue la caracterización florística del relicto Los Lanches del bosque montano Las Palmas, ubicado al sur del distrito de Conchan, Chota, Perú. Entre los 2800 a 3000 msnm. Se identificaron 30 especies distribuidos en 27 géneros y 23 familias, de estas últimas la Lauraceae, Myrtaceae y Melastomataceae son las más representativas. Se obtuvo un coeficiente de mezcla de 0.033. El índice de Simpson de 0.89 indica una alta diversidad y un índice Shannon-Wiener de 2.28. La distribución horizontal por clases diamétricas presentó una línea con tendencia de una "J" invertida. La Weinmannia elliptica (16,63 %), Hedysomum scabrum (10,27 %), Cyathea caracasana (8,44 %) y Nectandra lineatifolia (6,03 %) presentaron un índice de valor de importancia alto. La distribución vertical en clases de altura presentó la tendencia de "j" invertida, observándose que el 20 % de especies se encuentran en los tres estratos. La Hedyosmum scabrum (98,6), Cyathea caracasana (69,8) y Weinmannia elliptica (69,8) muestran valores fitosociológicos altos. En la regeneración natural las especies más importantes son Hedyosmum scabrum (27,79 %) y Palicourea amethystina (14,77 %). Las especies con alto valor de importancia ampliado Hedyosmum scabrum (19,24 %), Weinmannia elliptica (11,44 %) y Palicourea amethystina (8,02 %).

Los montanos bosques son ecosistemas con especies endémicas valiosas; sin embargo, estos han sido degradados y reducidos a relictos boscosos, de los cuales no se conoce su diversidad florística en su totalidad. Neste sentido el objeto del estudio fue a caracterização florística del relicto Los Lanches del bosque montano Las Palmas, ubicado al no distrito de Conchan, Chota, Perú. Entre 2.800 e 3.000 msnm. Identificou 30 espécies distribuídas em 27 gêneros e 23 famílias, sendo estas ultimate la Lauraceae, Myrtaceae e Melastomataceae suas menos representativas. Obtuvo um coeficiente de mezcla de 0,033. O índice de Simpson de 0,89 indica una alta diversidad e um índice de Shannon-Wiener de 2,28. A distribuição horizontal para classes diamétricas apresentou una línea con tendencia de una "J" invertida. Weinmannia elliptica (16,63%), Hedysomum scabrum (10,27%), Cyathea caracasana (8,44%) e Nectandra lineatifolia (6,03%) apresentam um índice de importância de importancia alto. A distribuição vertical em classes de altura apresenta a tendência de "j" invertida, observando-se que 20% das espécies são encuentradas nos três estratos. Hedyosmum scabrum (98,6), Cyathea caracasana (69,8) e Weinmannia elliptica (69,8) muestran valores fitosociológicos altos. Na regeneração natural das espécies mais importantes são Hedyosmum scabrum (27,79%) e Palicourea amethystina (14,77%). Las especies con alto valor de importancia ampliado Hedyosmum scabrum (19,24%), Weinmannia elliptica (11,44%) y Palicourea amethystina (8,02%).

Effectiveness of two treatments to promote tree regeneration: implications for forest restoration in the Isla del Coco National Park, Costa Rica

Introduction: Isla del Coco is the only island in the Eastern Tropical Pacific with humid tropical forests; 296 plant species are reported, of them, 22% are endemic. Their ecology is poorly understood. Deforestation and the introduction of rats, feral pigs and white-tailed deer are the primary agents of forest degradation. After more than 120 years, the deforested areas have never recovered the native forest. Objective: To analyse if the deforested area keeps its resilience, we evaluated the natural regeneration and ecological processes associated. Methods: From August 2016 to June 2018, we conducted a restoration experiment consisting of a randomized complete blocks design including vegetation cutting, vegetation uprooting and controls as treatments. Plots were protected with an exclusion fence to avoid herbivores. Results: There were no differences between plant cutting and uprooting in stimulating natural regeneration. We only recorded the seedlings of two tree species, 35 individuals of Cecropia pittieri and three of Sacoglottis holdridgei, both endemic. Their regeneration established during the first 15 months mainly. At the end of the experiment, the structure and composition of the vegetation changed from bushes dominated by Entada gigas (28%) and Clidemia strigillosa (12%) to grasses dominated by Paspalum conjugatum (39%). Entada gigas has a high recolonizing potential with a growing rate of 1.6±0.2m/month. Conclusions: As filters for restoration we determined herbivores, which pose a strong negative impact in the development of the forest; the exhausted seed bank of tree species and scarce or null seed dispersion.

Introducción: Isla del Coco es la única isla en el Pacífico oriental con bosques tropicales húmedos, albergando 296 especies de plantas, de las cuales un 22% son endémicas. De su ecología se conoce muy poco. El bosque fue degradado con la introducción de cerdos y venados cola blanca y por deforestación. Las áreas deforestadas hace más de 120 años nunca recuperaron el bosque nativo. Objetivo: Para analizar si el área deforestada mantiene su capacidad de recuperación, se evaluó la regeneración natural y los procesos ecológicos asociados. Metodología: Desde agosto de 2016 hasta junio de 2018, se monitoreó un ensayo de restauración, establecido como un diseño de bloques completos al azar. Los tratamientos incluyeron corte de vegetación, arranque de vegetación y controles. Se utilizó una cerca de exclusión para evitar los herbívoros. Resultados: No hubo diferencias en los tratamientos de corte y arranque de la vegetación para estimular la regeneración natural. Se registró la regeneración de dos especies de árboles: 35 individuos de Cecropia pittieri y tres de Sacoglottis holdridgei, ambas endémicas. La regeneración se estableció principalmente en los primeros 15 meses. Luego de aplicados los tratamientos, la estructura y composición de la vegetación cambió de arbustos dominados por Entada gigas (28%) y Clidemia strigillosa (12%), a pastos dominados por Paspalum conjugatum (39%). Entada gigas tiene el mayor potencial de recolonización por su tasa de crecimiento de 1.6±0.2m/mes. Conclusiones: Los filtros determinados asociados con la regeneración del bosque son los herbívoros; el banco de semillas de las especies arbóreas agotado y la dispersión de semillas escasa o nula, según la especie.

Regeneración de árboles en ecosistemas naturales y plantaciones de Pinus patula (Pinaceae) dentro de un gradiente altitudinal andino (Azuay, Ecuador) / Regeneration of trees in natural ecosystems and plantations of Pinus patula (Pinaceae), in an Andean altitudinal gradient (Azuay, Ecuador)

Resumen Los bosques y páramos andinos poseen alta riqueza de especies, pero están amenazados constantemente por deforestación. La regeneración natural arbórea de estos ecosistemas condiciona su estructura y funcionalidad en el futuro, pero ha sido escasamente evaluada. En Los Andes del sur del Ecuador, también existen plantaciones forestales de Pinus patula (pino) abandonadas, que podrían ser escenarios para promover la regeneración natural. En un gradiente altitudinal andino, se evaluó florísticamente parámetros de la regeneración arbórea en dos escenarios de estudio: ecosistemas naturales (páramos herbáceos y bosques naturales) y plantaciones de pino. Para ello la diversidad de la regeneración fue descrita mediante la riqueza de especies, índice de Shannon y composición florística. La abundancia a través del número de individuos; estos parámetros fueron comparados en ambos escenarios. También se determinó qué variables ambientales o predictoras de: cobertura de dosel, edáficas, estructura arbórea, distancia horizontal y fisiográficas, explicaron con mayor magnitud la variación en los parámetros de la regeneración. Para ello se realizó un análisis de partición de la variación. La riqueza y diversidad de especies fueron mayores en los ecosistemas naturales, la composición florística fue diferente y su abundancia fue similar. En los ecosistemas naturales, el área basal y la densidad arbórea explicaron mayormente la variación en la riqueza, diversidad y abundancia. No así en las plantaciones de pino en donde la distancia horizontal hacia los bosques nativos fue la predictora que mayormente las explicó. La mayor diversidad de regeneración en los ecosistemas naturales (bosques) está asociada con la existencia de biotipos arbóreos, arbustivos y disponibilidad de semillas, adicionando a la eficiencia en los procesos de dispersión a nivel de micro-hábitat, aspectos que son limitantes en las plantaciones de pino, en los cuales la dispersión o disponibilidad de semillas depende de la cercanía a los ecosistemas naturales.

Abstract Andean forests and paramo have high species richness, but constantly they are threatened by deforestation. Natural arboreal regeneration of these ecosystems will condition their structure and functionality in the future, but now it has been poorly evaluated. In the Andes of Southern Ecuador, there are also abandoned Pinus patula (pine) forest plantations, which could be scenarios to promote natural regeneration. In an Andean altitudinal gradient, we evaluated floristically parameters of tree regeneration between two study scenarios: natural ecosystems (herbaceous paramos and natural forests) and pine plantations. For this, the diversity of regeneration was described by species richness, Shannon index and floristic composition. Abundance with the number of individuals; these parameters were compared between two scenarios. We determined also that environmental variables or predictors of: canopy cover, soil, tree structure, horizontal distance and physiographic explained the variation in the parameters of regeneration with greater magnitude. For this, a partition analysis of the variation was carried out. Richness and diversity of species were greater in natural ecosystems, whereas floristic composition was different and its abundance was similar. In natural ecosystems, basal area and tree density explained mainly the variation in wealth, diversity and abundance. Not so in pine plantations where horizontal distance to the native forests was the predictor that mostly explained. The greatest diversity of regeneration in natural ecosystems (forests) is associated with the existence of arboreal, shrub and seed biotypes. It is adding to this, efficiency in dispersion processes at the micro-habitat level. These aspects are limiting in plantations of pine, in which the dispersion or availability of seeds depends on the proximity to natural ecosystems.

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.

Respuesta de la regeneración natural en manglares del Golfo de Urabá (Colombia) a la variabilidad ambiental y climática intra-anual / Natural regeneration response in mangroves of the Gulf of Urabá (Colombia) to the environmental and intra-annual climate variability

The natural regeneration process allows the mangrove forests remain over time. Both, biological and physical factors can affect the establishment and early stages along the development of trees. This study examined the response of natural regeneration of mangroves in the Turbo River delta and El Uno bay (Urabá Gulf, Colombia) to intra-annual environmental variability. We quantified mortality, survival and recruitment of seedlings of three mangrove species, seasonally during one year, in 72 semi-perma-nent sub-plots of 1m². In the sub-plots, the total height and the diameter at the base of the stem of all mangrove seedlings with basal diameter less than 2.5cm were measured. Damage by herbivores was also recorded to each seedling. While Laguncularia racemosa recorded the highest rates of mortality, Rhizophora mangle showed the highest survival rate during the study period, although Avicennia germinans dominated the natural regeneration. Through a Redundancy Analysis these processes were associated to environmental variables such as: Direct Site Factor-DSF (sunlight), sediments input rate, herbivory, distances from mangroves to the river, to inner lakes, and to the coastline. These variables explained 43% of the natural regeneration variation; sedimentation rate was the most important variable, while light was very representative for the R. mangle survival. Based on historical records of precipitation, Turbo River flow rate and associated sediment loads, it was established that during the highest precipitation peak, the survival of all species decreases and during the dry season, when the conditions of flooding and sediments input were lower, it was improved. The results indicated that the sediments input rates and sunlight play an important role in the survival of natural regeneration of evaluated mangrove species.

En los bosques de mangle, tanto factores biológicos como físicos, afectan el establecimiento y los estados tempranos de desarrollo de los árboles y determinan la distribución espacial de las especies. Se evaluó la respuesta de la regeneración natural de los manglares del delta del río Turbo y la bahía El Uno a la variabilidad ambiental y climática intra-anual. Se cuantificaron la mortalidad, la sobrevivencia y el reclutamiento de las plántulas de tres especies, estacionalmente durante un año. Avicennia germinans dominó la regeneración natural, Rhizophora mangle presentó la mayor la supervivencia y Laguncularia racemosa la mayor mortalidad. Estos procesos se asociaron principalmente con el aporte de sedimentos aluviales, la disponibilidad de luz, la herbivoría, la distancia al río, a las lagunas internas y a la línea de costa, las cuales explicaron el 43% de la variación en la regeneración. La sedimentación fue la variable más importante para el reclutamiento de A. germinans, mientras la luz fue muy representativa para la supervivencia de R. mangle. Con base en registros históricos de precipitación, caudales y carga de sedimentos, se estableció que en la época con mayor precipitación se presenta un descenso en la supervivencia, y en la época seca se favorece el balance entre el reclutamiento y la mortalidad. Los resultados indicaron que la precipitación, el aporte de sedimentos y la luz desempeñan un papel importante en el proceso de la regeneración de las especies evaluadas.

Who is who in the understory: the contribution of resident and transitory groups of species to plant richness in forest assemblages

The forest understory is made up of resident and transitory species and can be much richer than the canopy. With the purpose to describe the contribution of these groups to the woody understory, five Atlantic Forest fragments were selected and studied in Northeastern Brazil. In order to analyze the understory’s structure, the sample included woody individuals with circumference at breast height (CBH) smaller than 15cm and circumference at ground level (CGL) greater than 3cm, regardless of height. The recorded species were quantified and classified into functional stratification categories (resident and transitory), and the floristic similarity between the understory and the tree stratum was calculated. Species’ importance in the understory was analyzed by height and total natural regeneration classes based on a regeneration index. The understory was richer in species (median=63.8, SD=21.72, n=5 fragments) than the tree stratum (43.8, 18.14, 5), and the similarity between these components was relatively high (median=0.54, SD=0.09). The results also showed that the studied understory in the forest fragments was mainly composed by transitory species (median=67.01%, SD=3.76), that were well distributed among height classes and had the highest densities, which may favor their future presence in the canopy’s structure and composition. The typical understory species were grouped into two strata: the lower understory, made up of species that generally do not reach more than 4m in height (mostly species from families Piperaceae, Rubiaceae and Melastomataceae); and the upper understory, with intermediate heights between the lower understory and the canopy, but with average heights that were not higher than 10m (mainly of species from families Anonnaceae, Clusiaceae and Myrtaceae). These families’ richness was commonly used as an indicator of the vegetation’s successional stage; however, such results must be seen with caution as they show that these families co-occurred and were highly important in different strata. Studying the understory is fundamental because it represents a floristically rich stratum with a unique structure, which promotes the natural regeneration of the tree stratum.

El sotobosque forestal está compuesto por especies residentes y transitorias. Con el objetivo de describir la contribución de esos grupos en el sotobosque leñoso, cinco fragmentos de Bosque Atlántico fueron seleccionados en el nordeste de Brasil. El muestreo incluyó individuos con circunferencia a la altura del pecho (CPA)<15cm y con circunferencia a la altura del suelo (CAS)≥3cm. Las especies fueron cuantificadas y clasificadas en residentes o transitorias y la similitud florística entre el sotobosque y el dosel fue calculada. El sotobosque se mostró más rico en especies (mediana=63.8, DS=21.72, n=5 fragmentos) que el dosel (43.8, 18.14, 5) y la similitud entre esos componentes fue relativamente alta (0.54, 0.09). El sotobosque está compuesto principalmente de especies transitorias (mediana=67.01%, DS=3.76) las cuales están bien distribuidas entre las clases de altura y presentan las mayoresdensidades. Las especies residentes fueron agrupadas en dos estratos: el sotobosque bajo (<4m de altura, la mayoría Piperaceae, Rubiaceae y Melastomataceae); y el sotobosque superior (altura media <10m, principalmente Anonnaceae, Clusiaceae y Myrtaceae). El estudio del sotobosque es fundamental porque es un estrato florísticamente rico con un estructura única, lo cual promueve la regeneración natural del estrato arbóreo.

Grupos funcionaees de plantas con potencial usopara la restauración en bordes de avance de un bosque altoandino / Plant Functional Groups of Potential Restoration Use in Advancing Edges of High Andean Forests

El estudio de grupos funcionales de plantas es una herramienta útil en la identificación de características ecológicas de importancia en la regeneración de una comunidad. El objetivo de este estudio fue la identificación de grupos funcionales de plantas en bordes de avance de un bosque alto andino y la evaluación de su importancia en el curso de la sucesión secundaria en pastizales abandonados. Con base en levantamientos de vegetación de 10 x 10 m para el estrato arbóreo-arbustivo y de 1 x 1 m para el estrato herbáceo, y la revisión de atributos vitales de las especies registradas, se realizó una clasificación multivariante de las especies en grupos emergentes de plantas. Los atributos más importantes para la clasificación de los grupos emergentes fueron el método de dispersión y la ramificación basal de tallo; adicionalmente se presentaron diferencias entre los grupos del estrato arbustivo-arbóreo en la presencia de propagación vegetativa, el área foliar específica y el cociente altura/diámetro a la altura del pecho. Se definieron cuatros grupos para las especies de estrato herbáceo y cinco para las del estrato arbustivo-arbóreo, los cuales reúnen especies con estrategias de colonización similares. Dentro de los grupos definidos, las especies herbáceas dispersadas por diversos medios abióticos, las especies arbustivas con ramificación basal dispersadas por viento y las especies dispersadas por aves representan estrategias claves en la colonización del área de potrero adyacente dominada por Holcus lanatus y en la facilitación del establecimiento de especies del bosque secundario.

The study of plant functional groups constitutes a useful tool in the identification of ecological characteristics relevant in community regeneration. The aim of this study was to identify plant’s functional groups in high Andean forest advance edges and to evaluate their role during secondary succession in abandoned pasturelands. Based on 10 x 10m vegetation relevees for the shrubby-arboreal stratum and 1 x 1 m plots for the herbaceous stratum and the revision of vital attributes for each of the species found, this study uses a multivariate approach to construct a trait-based emergent group’s classification. The most important attributes in the definition of the groups were the dispersion mechanism and the presence of basal trunk ramification in woody species; in addition differences in the presence of vegetative propagation, specific leaf area index and the ratio height/diameter at breast height were found between groups of the shrubby-arboreal stratum. Four distinct groups were defined in the herbaceous layer and five in the shrubby-arboreal layer, each group contains species with similar colonization strategies. Among the defined groups, the herbaceous species dispersed by various abiotic factors, the shrubby species with basal ramification and dispersed by wind and the species dispersed by birds constitute key strategies in forest recovery in adjacent abandoned pasturelands dominated by Holcus lanatus, and facilitate the establishment of secondary forest species.

Regeneración natural de nueve especies maderables en un bosque intervenido de la Amazonia Boliviana / Regeneração natural de nove espécies madeiráveis em uma floresta explorada da Amazônia boliviana / Natural regeneration of nine timber species in an explored forest in the Bolivian Amazon

Un aspecto fundamental del manejo forestal sostenible, es el mantenimiento de la regeneración natural en los bosques aprovechados. A corto y largo plazo, el aprovechamiento forestal tiene varias consecuencias, sobre la regeneración natural de las especies forestales. Esta investigación, compara la abundancia de la regeneración natural y la distribución espacial de plántulas de nueve especies maderables, entre un bosque aprovechado y un testigo. La abundancia y estructura espacial, fue determinada mediante 55 parcelas de muestreo anidadas (20 x 20 m, 10 x 10 m), estas fueron distribuidas en 180 hectáreas en cada condición de bosque evaluado. Dentro de las parcelas de 10 x 10 m, se registraron las categorías: plántula, brinzal y latizal. En las parcelas de 20 x 20, se midieron los árboles semilleros con DAP > 20 cm. En bosque aprovechado C. racemosa, T. altissima y A. lecointei mostraron mayor abundancia total. Según categorías de regeneración, la abundancia de P. corymbosum resultó mayor en bosque aprovechado; pero en las especies C. racemosa, T. altissima, D. odorata y C. micrantha fue mayor en el bosque testigo. La abundancia de A. lecointei, P. heterophylla y Virola sp. no difirió entre sitios. Espacialmente, solo A. lecointei y Virola sp mostraron patrones diferentes entre condiciones de bosque estudiados. Estos resultados, permiten concluir que el aprovechamiento forestal, no modifica significativamente la abundancia y estructura espacial de la regeneración de todas las especies forestales, por lo que, las intensidades de extracción moderada no comprometería el potencial de la regeneración natural en bosques manejados.

Um aspecto fundamental do manejo florestal sustentável é a manutenção da regeneração natural nas florestas exploradas. A curto e longo prazo, a exploração florestal tem várias conseqüências, sobre a regeneração natural das espécies florestais. Nesta pesquisa foi comparada a abundância da regeneração natural e a distribuição espacial de plântulas de nove espécies madeiráveis em uma floresta explorada e uma floresta natural (testemunha). A abundância e estrutura espacial foram determinadas por meio do estabelecimento de 55 parcelas de amostragem (20 x 20 m, 10 x 10 m), que foram distribuídas em 180 hectares nos dois tipos de floresta avaliadas. Nas parcelas de 10 x 10, se registraram as categorias: plântulas, mudas e varas. Nas parcelas de 20 x 20, se registraram as plantas adultas com DAP > 40 cm. Na floresta explorada C. racemosa, T. altíssima e A. lecointei apresentaram maior abundância total. Segundo as categorias de regeneração, a abundância de P. corymbosum foi maior na floresta explorada, mas C. racemosa, T. altíssima, D. odorata e C. micrantha foram maiores na floresta testemunha. Quando comparada a abundância de A. lecointei, P. heterophylla e Virola sp., estas não apresentaram diferenças entre as florestas. Espacialmente, só Astronium lecointei e Virola sp. apresentaram padrões diferentes entre as condições de floresta estudadas. A conclusão foi que a exploração florestal, não modifica a abundância e a estrutura espacial da regeneração de todas as espécies florestais, pelo que, as intensidades de extração moderada não comprometeriam o potencial da regeneração natural nos bosques com manejo.

Establecimiento y desarrollo de plántulas de Tabebuia rosea (Bignoniaceae) en una selva subcaducifolia manejada de la costa Pacífica de México / Establishment and development of Tabebuia rosea (Bignoniaceae) seedlings in a semideciduous tropical forest under management, Pacific coast of Mexico

We evaluated the effect of soil "scarification" and vegetation clearing treatments on the natural regeneration and initial development of Tabebuia rosea (Bertold) DC. seedlings in a moderate sized semideciduous tropical forest subjected to wood harvesting on the coast of Jalisco, Mexico. The treatments were applied under "seed" trees, and the number of germinated seedlings and their development were evaluated for nine months. Soil "scarification" promoted seed germination and initial seedling development, while the control of the competing vegetation increased the seedling growth and reduced their mortality. These results should be taken into account for the natural regeneration of this species, after clearing, to improve wood production, and should be incorporated into the silvicultural techniques currently developed in the region.

Evaluamos el efecto de los tratamientos de remoción de suelo y roza de vegetación sobre el establecimiento y desarrollo inicial de la regeneración natural de Tabebuia rosea (Bertold) DC. en una selva mediana subcaducifolia sometida a aprovechamiento maderable en la costa de Jalisco, México. Los tratamientos se aplicaron bajo la copa de árboles “semilleros” y se evaluó el número de plántulas emergidas y su desarrollo durante nueve meses. El tratamiento de remoción de suelo favoreció la emergencia de plántulas y su desarrollo inicial, mientras que el control de la vegetación competidora promovió un mayor crecimiento y menores porcentajes de mortalidad. Estos aspectos deben tomarse en cuenta para la regeneración natural de la especie después de la aplicación de las cortas con fines de aprovechamiento maderable y se sugiere incorporarlos a las técnicas silvícolas que actualmente se desarrollan en la zona.