The Effects of Established Trees on Woody Regeneration during Secondary Succession in Tropical Dry Forests

Understanding the mechanisms controlling secondary succession in tropical dry forests is important for the conservation and restoration of this highly threatened biome. Canopy‐forming trees in tropical forests strongly influence later stages of succession through their effect on woody plant regeneration. In dry forests, this may be complex given the seasonal interplay of water and light limitations. We reviewed observational and experimental studies to assess (1) the relative importance of positive and negative effects of established trees on regeneration; (2) the mechanisms underlying these effects; and (3) to test the 'stress gradient hypothesis' in successional tropical dry forests. The effects of established trees on seed dispersal, seed survival, and seed germination—either through direct changes to moisture and temperature regimes or mediated by seed dispersers and predators—are mainly positive. The balance between positive and negative effects on seedling establishment is more complex and depends on the season and leaf phenology of both trees and seedlings. Seedling survival is generally enhanced by established trees mitigating dry conditions. Established trees have counteracting effects on water and light availability that influence seedling growth. The probability of a positive effect of established trees on seedling survival decreases with increased rainfall, which supports the stress gradient hypothesis. Priorities for future research are experiments to test for facilitation and competition and their underlying mechanisms, long‐term studies evaluating how these effects change with ontogeny, and studies focusing on the species‐specificity of interactions

Substrate, moisture, temperature and seed germination of the threatened endemic tree Eriotheca vargasii (Malvaceae)

We studied the germination of Eriotheca vargasii (Malvaceae), a poorly known endemic Peruvian Andean tree species characteristic of the dry forests of the Torobamba river valley, Peru. We determined seed characteristics, embryo morphology, viability, and assessed the influence of substrate (natural soil and commercially prepared media), temperature (controlled at 25 ºC and at ambient temperature between 18-22 ºC), and moisture (25 % and 50 % field capacity) on seed germination. Most seeds were ovoid in shape and although they contained well-developed embryos, only 46 % of them were viable. Substrate moisture levels had no influence on germination capacity or rate. In contrast, temperature and substrate type showed strong effects on germination. We observed the highest proportion of germinated seeds in prepared media at both temperatures tested (> 61 %). Furthermore, substrate types also influenced germination rates, with lower values in natural soil. The strongest effect on germination rates was by temperature, enhancing the difference in responses in substrate types (up to 90 % in commercially prepared media at 25 ºC). The low proportion of germinated seeds in soil (< 39 %), together with external local stress factors (e.g. grazing impact by herbivores), may be the critical factors contributing to the nearly total absence of seedlings and saplings of E. vargasii in the study area despite abundant seed production. In order to ensure a supply of E. vargasii seedlings for reforestation efforts, we recommend producing E. vargasii plants in nurseries and conducting reforestation trials. We suggest that germination of seedlings is done following guidelines from this study

Impacts of Climate Change on Tree Physiology and Responses of Forest Ecosystems

Extreme climatic events, such as intense and prolonged droughts and heat waves, are occurring with increasing frequency and with pronounced impacts on forests. Forest trees, as long-lived organisms, need to develop adaptation mechanisms to successfully respond to such climatic extremes. Whether physiological adaptations on the tree level result in ecophysiological responses that ensure plasticity of forest ecosystems to climate change is currently in the core forest research. Within this Special Issue, forest species’ responses to climatic variability were reported from diverse climatic zones and ecosystem types: from near-desert mountains in western USA to tropical forests in central America and Asia, and from Mediterranean ecosystems to temperate European forests. The clear effects of constraints related to climate change were evidenced on the tree level, such as in differentiated gene expression, metabolite abundance, sap flow rates, photosynthetic performance, seed germination, survival and growth, while on the ecosystem level, tree line shifts, temporal shifts in allocation of resources and species shifts were identified. Experimental schemes such as common gardens and provenance trails also provided long-term indications on the tolerance of forest species against drought and warming and serve to evaluate their performance under the predicted climate in near future. These findings enhance our knowledge on the potential resilience of forest species and ecosystems to climate change and provide an updated basis for continuing research on this topic

Aspects of rain forest nutrient dynamics at Los Tuxtlas, Mexico.

Several aspects of nutrient cycling were studied in the Lowland Tropical Rain Forest at Los Tuxtlas. This is at (18° 34' - 18° 36’ N, 95° 04' - 95° 09' W) and represents the northernmost extension of the rain forest Formation in the New World. The relationships among the forest structure, small litterfall production (22 months), small litterfall element concentrations, and soil nutrients were investigated. The degree of nutrient resorption between fresh and dehisced leaves was evaluated for several tree species. The forest had a preponderance of mesophylls, a relatively low tree species diversity, basal area, and small litterfall production. An estimation of leaf litterfall contribution was provided for 119 woody species and the temporal variation of the leaf litterfall was described. Soil nutrient concentrations were high probably owing to the volcanic eruption of 1793. Nutrient-element concentrations were relatively high in the small litterfall and fresh leaves, and nutrient resorption was relatively low. The soil nutrient concentrations in pastures of 12, 32, and 52 years of age were compared with the forest and were relatively high in spite of their maintaining a high density of cattle. The soil under isolated trees in the pastures had higher nutrient concentrations than the open pastures. There was a higher diversity of seedling species under the isolated trees but a growth experiment in a tree nursery did not show differences among the soils from the undisturbed forest, open-pastures and under the isolated trees. It seems that soil nutrients are always high at Los Tuxtlas and override any effect of nutrient addition by the isolated trees

Effects of grass clearing and soil tilling on establishment of planted tree seedlings in tropical riparian pastures

Anthropogenic disturbances frequently exceed resilience of riparian forests. In small-scale restoration projects revegetation is a common technique, but its success depends on the plant species used and some environmental filters. We investigated whether grass competition and soil compaction together with seasonal drought and flooding limit the establishment of seven tree species experimentally planted in abandoned riparian pastures in Southern Mexico. We tested the effects of grass clearing and soil tilling and analyzed seasonal variation of vertical distance to water level, and changes in tree performance, microclimate, and vegetation biomass after planting. Seedling survival was low (19 ± 3 %), ranging between 3 (Brosimum alicastrum, Moraceae) and 38 % (Pachira aquatica, Bombacaceae). Survival was negatively correlated to vertical distance to water level, highlighting the importance of the short but severe dry season that may occur in the humid tropics, which reduced survival by >60 %. Flooding events also produced high seedling mortality (80 % after the two first events). Clearing but not tilling enhanced seedling survival. Clearing also significantly increased seedling growth of some species, suggesting competition release. Tilling did not have any consistent effect on growth, but it appears to counteract the positive effects of clearing. Both pre-existing and planted trees ameliorated microclimate to produce better conditions for establishment of new trees following natural regeneration. We conclude that clearing can enhance seedling establishment in riparian abandoned tropical pastures, but other revegetation treatments intended to reduce soil drying and uprooting by flooding during early establishment should be evaluated to improve the cost-benefit of restoring riparian forest.Ministerio de Ciencia y EducaciónComunidad de MadridUniversidad Nacional Autónoma de Méxic

Restauración de la biodiversidad y los servicios de los ecosistemas ribereños y otros humedales: meta-análisis global y evaluación de especies útiles en el trópico húmedo mexicano

Los ecosistemas ribereños albergan una importante biodiversidad y sus funciones ecológicas repercuten en la provisión de servicios ecosistémicos de gran importancia para la sociedad, como son el control de inundaciones y la depuración del agua. Las perturbaciones de origen antrópico frecuentemente exceden la resiliencia natural de estos ecosistemas y, en consecuencia, desencadenan procesos de degradación y pérdida de biodiversidad y servicios que requieren acciones de restauración. En el trópico húmedo de México los bosques ribereños son deforestados para el establecimiento de actividades ganaderas o agrícolas, dependiendo de su ubicación y el tipo de suelo. Esto tiene efectos negativos sobre los ecosistemas acuáticos asociados y la conectividad de los ecosistemas naturales en el paisaje. En esta región se encuentra la Selva Lacandona (Chiapas), uno de los remanentes de selva más importantes del país y de América septentrional debido a su alta biodiversidad y tamaño (unas 600.000 hectáreas). La Lacandona ocupaba originalmente 1,8 millones de hectáreas, pero en las últimas tres décadas su superficie se ha reducido a la tercera parte. Debido a esta deforestación, en México se decretaron siete áreas naturales protegidas en la región. La Reserva de la Biosfera Montes Azules, con 331.200 hectáreas, es la de mayor superficie y valor ecológico. Esta Reserva colinda con el municipio Marqués de Comillas, cuya selva -incluidos los bosques ribereños- ha sido particularmente deforestada en la última década. La restauración de estos bosques resulta clave para la recuperación local de los arroyos y la conectividad del paisaje, entre otros previsibles beneficios. Objetivo: La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo general evaluar los efectos de la restauración ecológica en la provisión de biodiversidad y servicios de ecosistemas ribereños y de otros humedales a escala global, así como la selección de especies y la evaluación de los factores limitantes para su uso en la revegetación de ecosistemas ribereños tropicales degradados. Desarrollo: En primer lugar, en el Capítulo 2, evaluamos los cambios en la biodiversidad y servicios ecosistémicos producidos por la restauración ecológica de ecosistemas ribereños y otros humedales mediante un meta-análisis de 70 estudios que abarcan distintas áreas del globo. En segundo lugar, en el Capítulo 3, desarrollamos un protocolo de selección de especies leñosas nativas útiles para la restauración activa de ecosistemas ribereños, utilizando un "Índice de Selección de Especies" (ISS) que integra cinco criterios independientes relacionados con información ecológica, social y técnica de las mismas. En tercer lugar, en el Capítulo 4, identificamos especies leñosas nativas de bosques ribereños que pueden ser restauradas de forma pasiva de aquellas que deben ser restauradas de forma activa, mediante siembra directa o trasplante. Para ello cuantificamos la dominancia de las especies arbóreas (estimada a partir del Índice de Valor de Importancia, IVI) y utilizamos correlaciones entre la abundancia y el tamaño para seleccionar las especies adecuadas para la restauración pasiva o activa. En cuarto lugar, en el Capítulo 5, evaluamos de manera experimental la supervivencia y el crecimiento durante dos años de siete especies arbóreas nativas trasplantadas a diez pastizales ribereños tropicales, en los que se aplicaron tratamientos de remoción de pastos y roturación del suelo. Asimismo, analizamos los efectos de la variación de la distancia vertical al nivel del agua, y los cambios en el microclima y la biomasa de la vegetación remanente después de la introducción de las plántulas. Finalmente, en el Capítulo 6, desarrollamos una propuesta metodológica preliminar para implementar acciones de restauración a escala municipal partiendo de un enfoque de manejo de cuencas, considerando que la restauración de los ecosistemas ribereños puede aumentar la conectividad del paisaje. Para desarrollar la propuesta se utilizaron sistemas de información geográfica. También estimamos los costes económicos de restaurar riberas en Marqués de Comillas y analizamos los aspectos legales que deberían considerarse para implementar y promover acciones de conservación y restauración de riberas en México. Conclusiones: La reintroducción de árboles nativos es una de las técnicas más utilizada en la restauración de ecosistemas ribereños, pero recomendamos que sea combinada con otras técnicas (tales como la siembra directa, la preparación del terreno, restauración pasiva, el uso de acolchados). El mayor desafío no está relacionado con los aspectos ecológicos y prácticos de la restauración, sino con la identificación de estrategias que permitan reducir los costes económicos, planear acciones a escala del paisaje o de cuenca y afrontar las cuestiones socio-políticas que limitan la restauración. Estos esfuerzos de restauración no serán exitosos si no son acompañados por un marco legal eficaz y eficiente. La incorporación de los ecosistemas ribereños como un componente específico del paisaje en programas de gestión del territorio en las políticas públicas es crucial para su conservación, manejo y restauración

Biological Flora of the Tropical and Subtropical Intertidal Zone: Literature Review for Rhizophora mangle L.

Rhizophora mangle L. is a tropical and subtropical mangrove species that occurs as a dominant tree species in the intertidal zone of low-energy shorelines. Rhizophora mangle plays an important role in coastal zones as habitat for a wide range of organisms of intertidal food webs, as a natural barrier to coastal erosion, and as carbon sequestration. A review of mangrove literature has been performed, but a review specifically on red mangroves has not. The approach was to cover a broad range of topics with a focus on topics that have seen significant work since the 1970s. This review includes a brief introduction to red mangroves and then focuses on the following topics: biogeography, habitats and zonation, geomorphological interactions, taxonomy, histology, anatomy, physiological ecology, productivity, biomass, litter, reproduction, population biology, plant communities, interactions with other species, impacts of storms, reforestation, remote sensing, modelling, and economic importance

Restauración de la biodiversidad y los servicios de los ecosistemas ribereños y otros humedales: meta-análisis global y evaluación de especies útiles en el trópico húmedo mexicano

Los ecosistemas ribereños albergan una importante biodiversidad y sus funciones ecológicas repercuten en la provisión de servicios ecosistémicos de gran importancia para la sociedad, como son el control de inundaciones y la depuración del agua. Las perturbaciones de origen antrópico frecuentemente exceden la resiliencia natural de estos ecosistemas y, en consecuencia, desencadenan procesos de degradación y pérdida de biodiversidad y servicios que requieren acciones de restauración. En el trópico húmedo de México los bosques ribereños son deforestados para el establecimiento de actividades ganaderas o agrícolas, dependiendo de su ubicación y el tipo de suelo. Esto tiene efectos negativos sobre los ecosistemas acuáticos asociados y la conectividad de los ecosistemas naturales en el paisaje. En esta región se encuentra la Selva Lacandona (Chiapas), uno de los remanentes de selva más importantes del país y de América septentrional debido a su alta biodiversidad y tamaño (unas 600.000 hectáreas). La Lacandona ocupaba originalmente 1,8 millones de hectáreas, pero en las últimas tres décadas su superficie se ha reducido a la tercera parte. Debido a esta deforestación, en México se decretaron siete áreas naturales protegidas en la región. La Reserva de la Biosfera Montes Azules, con 331.200 hectáreas, es la de mayor superficie y valor ecológico. Esta Reserva colinda con el municipio Marqués de Comillas, cuya selva -incluidos los bosques ribereños- ha sido particularmente deforestada en la última década. La restauración de estos bosques resulta clave para la recuperación local de los arroyos y la conectividad del paisaje, entre otros previsibles beneficios. Objetivo: La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo general evaluar los efectos de la restauración ecológica en la provisión de biodiversidad y servicios de ecosistemas ribereños y de otros humedales a escala global, así como la selección de especies y la evaluación de los factores limitantes para su uso en la revegetación de ecosistemas ribereños tropicales degradados. Desarrollo: En primer lugar, en el Capítulo 2, evaluamos los cambios en la biodiversidad y servicios ecosistémicos producidos por la restauración ecológica de ecosistemas ribereños y otros humedales mediante un meta-análisis de 70 estudios que abarcan distintas áreas del globo. En segundo lugar, en el Capítulo 3, desarrollamos un protocolo de selección de especies leñosas nativas útiles para la restauración activa de ecosistemas ribereños, utilizando un "Índice de Selección de Especies" (ISS) que integra cinco criterios independientes relacionados con información ecológica, social y técnica de las mismas. En tercer lugar, en el Capítulo 4, identificamos especies leñosas nativas de bosques ribereños que pueden ser restauradas de forma pasiva de aquellas que deben ser restauradas de forma activa, mediante siembra directa o trasplante. Para ello cuantificamos la dominancia de las especies arbóreas (estimada a partir del Índice de Valor de Importancia, IVI) y utilizamos correlaciones entre la abundancia y el tamaño para seleccionar las especies adecuadas para la restauración pasiva o activa. En cuarto lugar, en el Capítulo 5, evaluamos de manera experimental la supervivencia y el crecimiento durante dos años de siete especies arbóreas nativas trasplantadas a diez pastizales ribereños tropicales, en los que se aplicaron tratamientos de remoción de pastos y roturación del suelo. Asimismo, analizamos los efectos de la variación de la distancia vertical al nivel del agua, y los cambios en el microclima y la biomasa de la vegetación remanente después de la introducción de las plántulas. Finalmente, en el Capítulo 6, desarrollamos una propuesta metodológica preliminar para implementar acciones de restauración a escala municipal partiendo de un enfoque de manejo de cuencas, considerando que la restauración de los ecosistemas ribereños puede aumentar la conectividad del paisaje. Para desarrollar la propuesta se utilizaron sistemas de información geográfica. También estimamos los costes económicos de restaurar riberas en Marqués de Comillas y analizamos los aspectos legales que deberían considerarse para implementar y promover acciones de conservación y restauración de riberas en México. Conclusiones: La reintroducción de árboles nativos es una de las técnicas más utilizada en la restauración de ecosistemas ribereños, pero recomendamos que sea combinada con otras técnicas (tales como la siembra directa, la preparación del terreno, restauración pasiva, el uso de acolchados). El mayor desafío no está relacionado con los aspectos ecológicos y prácticos de la restauración, sino con la identificación de estrategias que permitan reducir los costes económicos, planear acciones a escala del paisaje o de cuenca y afrontar las cuestiones socio-políticas que limitan la restauración. Estos esfuerzos de restauración no serán exitosos si no son acompañados por un marco legal eficaz y eficiente. La incorporación de los ecosistemas ribereños como un componente específico del paisaje en programas de gestión del territorio en las políticas públicas es crucial para su conservación, manejo y restauración