Recuperación de la estructura, diversidad y composición de una selva mediana subperennifolia en Yucatán, México

Abstract Semievergreen tropical forest is the most extended forest type and one of the most transformed in the Yucatán Península, however there are few studies addressing its recovery process. The aim of this study was to analyze the recovery patterns of structure, diversity and species composition in a semievergreen tropical forest. The study took place in El Zapotal Conservation Area, in Yucatán, México, between 2011 and 2012. Woody vegetation was sampled in a chronosequence encompassing forest stands of 4 to 60 years of abandonment after cattle grazing, and a remnant conserved (mature) forest. Recovery patterns of structure and diversity were analyzed comparing different nonlinear models, while composition involved ordination and clustering analyses. Structural and diversity attributes increased with successional age, except for density, which peaked at early stages and later declined. Diversity attributes reached values registered in the conserved forest, whereas structural attributes did not. Floristic similarity relative to the mature forest increased with successional age and three groups of species could be distinguished, indicating replacement in species dominance during succession. These results suggest a fast recovery of diversity, a slower recovery of structure, and a pattern of composition more similar to humid tropical forests than to dry forests, with important implications for forest conservation, restoration and climate change mitigation.Resumen La selva mediana superennifolia es la comunidad más extendida y una de las más transformadas en la Península de Yucatán, sin embargo, existen pocos estudios sobre su proceso de recuperación. Este trabajo planteó analizar los patrones de recuperación de la estructura, diversidad y composición de especies en una selva de este tipo. El estudio se realizó en el área de conservación El Zapotal, en Yucatán, México, entre 2011 y 2012. Se muestreó la vegetación leñosa en una cronosecuencia de rodales, de 4 años a 60 años de abandono tras un uso ganadero, y en un remanente de selva conservada (madura). Los patrones de recuperación de la estructura y la diversidad con la edad sucesional se analizaron comparando diferentes modelos no lineales y los de composición mediante análisis de ordenación y de clasificación. Los atributos de la estructura y la diversidad aumentaron con la edad sucesional, excepto la densidad, que alcanzó un máximo en edades tempranas, seguido de una disminución. La diversidad alcanzó los valores observados en la selva conservada, pero la estructura no. La similitud florística con respecto a la selva madura aumentó con la edad de sucesión y se distinguieron tres grupos de especies que indican un recambio en la dominancia durante la sucesión. Los resultados sugieren una recuperación rápida de la diversidad, más lenta de la estructura, y un patrón sucesional de composición más semejante al de las selvas más húmedas que al de selvas más secas, con importantes implicaciones para la conservación, la restauración y la mitigación del cambio climático

Conocimiento tradicional maya sobre la dinámica sucesional de la selva. Un caso de estudio en la Península de Yucatán

El conocimiento ecológico tradicional es un elemento clave para el manejo y la conservación de la biodiversidad en México. En este trabajo analizamos el conocimiento ecológico de los habitantes mayas de una comunidad de la Península de Yucatán . A partir de la combinación de métodos etnográficos y de análisis cualitativos realizados durante los años 2011 y 2012, describimos el proceso sucesional que visualiza la gente, iniciando con la apertura de espacios para la milpa y continúa con seis unidades ambientales de vegetación secundaria: Sak’aab, sak’aab hubche, hubche’, ka’anal hubche’ y kelenche’, ka’anal kaax; y una unidad ambiental de vegetación madura: suhuy kaax. Las variables ecológicas utilizadas por los mayas para monitorear y describir este proceso son: la composición de la comunidad vegetal, la estructura de la comunidad vegetal, la altura de la vegetación, la presencia de especies vegetales clave,la edad e historia de disturbio y su interacción con la fauna local. La complejidad de este conocimiento y la existencia de variables de clasificación comunes entre los académicos y los mayas evidencian la posibilidad de generar información y proyectos de conservación de manera conjunta. Esto representa una oportunidad de articular el conocimiento de los manejadores de los recursos naturales con la ciencia y la práctica de la conservación de la biodiversidad en México

Evaluación de ecuaciones alométricas de biomasa epigea en una selva mediana subcaducifolia de Yucatán

The objectives of this study were to develop and compare allometric equations of aboveground biomass (AGB) for a semi-deciduous tropical forest of the ejido (system of communal or cooperative farming) San Agustin, Yucatan, Mexico, and to compare them to existing equations. Forty seven trees of 18 different species with diameters between 2.5 cm and 41.5 cm were selected. The diameter of each tree was measured before felling, and the height was estimated before and measured after felling. Fresh weight of each component (stem, branches, leaves) was measured in the field, and samples were taken to determine dry weight in the laboratory and to extrapolate to the whole individual. Six allometric equations with different functional forms were explored, and tested using the Akaike information criterion (AIC), adjusted R2 value and cross validation. The best equation yielded an AIC value of 48.36 and an adjusted R2 of 0.96. Cross-validation showed an adjusted R2 value of 0.72 and a coefficient of agreement of 0.56. Unexpectedly, this equation is less precise than others used in the forests of the Yucatan Peninsula, including equations developed locally and in other continents, with very contrasting sample sizes. However, the best equation obtained in this study allows adequate estimates of AGB of the semideciduous tropical forests of Yucatan, especially for the largest trees, which are the most influential.Los objetivos del estudio fueron elaborar y cotejar ecuaciones alométricas para estimar la biomasa epigea (BE) en una selva mediana subcaducifolia del ejido San Agustín, Yucatán, México, y compararlas con ecuaciones existentes. Se seleccionaron 47 árboles de 18 especies con diámetros normales entre 2.5 cm y 41.5 cm. Se midió el diámetro de cada árbol y la altura se estimó antes y se midió después de derribarlo. Se obtuvo el peso fresco de cada componente (fuste, ramas, hojas) en el campo y se tomaron muestras para determinar su peso seco en el laboratorio y extrapolar a todo el individuo. Se elaboraron seis ecuaciones alométricas evaluadas a través del criterio de información de Akaike (AIC), el valor de R2 ajustado y validación cruzada. La mejor ecuación tuvo un valor de AIC de 48.36 y un R2 ajustado de 0.96. La validación cruzada mostró un valor de R2 ajustado de 0.72 y un coeficiente de concordancia de 0.56. Contrario a lo esperado, esta ecuación es menos precisa que algunas otras utilizadas para las selvas de la Península de Yucatán, incluyendo ecuaciones locales y de otros continentes, con tamaños de muestra muy contrastantes. Sin embargo, la mejor ecuación elaborada en este estudio permite obtener estimaciones de la BE de las selvas medianas subcaducifolias de Yucatán adecuadas, especialmente para los individuos de mayor tamaño, que son los más influyentes

Modelización y mapeo estacional del índice de área foliar en un bosque tropical seco usando imágenes de satélite de alta resolución

Abstract The leaf area index (LAI) provides information about the amount of photosynthetic area in relation to the total surface of an ecosystem and it is related to vital processes such as photosynthesis, respiration, and productivity. Thus, it is important to have information about the spatial distribution of LAI at the landscape level. One of the most used methods for estimating LAI from satellite images is to associate it with spectral characteristics of the image and vegetation indices. However, these indices have a strong limitation due to saturation problems, which reduces the possibility of generating accurate LAI maps, particularly in forests with high levels of biomass. Here, we obtained regression models to map LAI in a tropical dry forest of Yucatan, during the rainy and dry seasons from high resolution satellite imagery. We used regression analysis combined with kriging, as this procedure integrates the relationship between LAI and both spectral and texture information of the imagery, as well as the spatial dependence of the observations. LAI values were obtained in the field using hemispheric photographs. The results show that LAI values differ significantly between seasons, with mean values of 3.37 in the rainy season and 2.49 in the dry season. The R2 adj values of the regression analysis were 0.58 and 0.63 for the rainy and dry season respectively. Overall, our results demonstrate that by using texture measures, we are able to obtain accurate estimations of LAI in tropical dry forests with high levels of biomass.Resumen El índice de área foliar (IAF) proporciona información acerca de la cantidad de superficie fotosintética que existe en relación con la superficie total del ecosistema y se relaciona con procesos vitales como la fotosíntesis, la respiración y la productividad. Por lo tanto, es importante contar con información sobre la distribución espacial del IAF a escala de paisaje. El método indirecto más utilizado para la estimación del IAF se basa en imágenes de satélite y consiste en asociarlo con características espectrales e índices de vegetación. Sin embargo, estos índices tienen una fuerte limitación debido a problemas de saturación, lo cual restringe la posibilidad de generar mapas precisos de IAF, particularmente en bosques con altos niveles de biomasa. En el presente trabajo se obtuvieron modelos para mapear el IAF en un bosque tropical seco de Yucatán durante las estaciones de lluvia y estiaje a partir de imágenes de alta resolución, utilizando un procedimiento de regresión combinado con kriging. Este procedimiento integra la relación del IAF, tanto con datos espectrales y de textura de las imágenes, como con la dependencia espacial de los residuales. Se obtuvieron valores de IAF por medio de fotografías hemisféricas con una precisión aceptable y valores medios significativamente diferentes entre la temporada de lluvias (3.37) y la de estiaje (2.49). Los valores de R2 aj de los modelos de regresión múltiple fueron de 0.58 y 0.63 para la temporada de lluvias y estiaje, respectivamente. En general, los resultados demuestran que, al utilizar el análisis de textura, se pueden generar modelos aceptables para la estimación del IAF en bosques tropicales secos con altos niveles de biomasa

Cambios de cobertura y uso del suelo (1979-2000) en dos comunidades rurales en el noroeste de Quintana Roo

El análisis de los cambios de cobertura y uso del suelo (ccus) en relación con las actividades humanas es esencial para entender y predecir la dinámica del paisaje. Se analizan los ccus en Solferino y San Ángel, dos comunidades rurales del noroeste de Quintana Roo, a partir de fotografías aéreas de 1979 y 2000, recorridos de campo y entrevistas para documentar la historia de uso del suelo. Contrario a la mayoría de estudios, se registró un aumento en la cobertura de selvas, proveniente principalmente de la regeneración de áreas quemadas, lo cual resalta el papel de los incendios como agentes de cambio de cobertura y la capacidad de recuperación de las selvas. El cambio en el uso del suelo favoreció ligeramente la deforestación en Solferino, debido en parte a una mayor disponibilidad de selvas para usos agropecuarios en las cercanías del poblado. En San Ángel se observó una mayor regeneración de selvas, debido en parte a una mayor deforestación previa, asociada a un gran aumento poblacional y a la implementación de programas federales de fomento a la ganadería. Se discuten los escenarios de cambio y las posibles repercusiones de las actuales tendencias institucionales, socioeconómicas y climáticas sobre los futuros ccus

Tallo: A global tree allometry and crown architecture database

Data capturing multiple axes of tree size and shape, such as a tree's stem diameter, height and crown size, underpin a wide range of ecological research—from developing and testing theory on forest structure and dynamics, to estimating forest carbon stocks and their uncertainties, and integrating remote sensing imagery into forest monitoring programmes. However, these data can be surprisingly hard to come by, particularly for certain regions of the world and for specific taxonomic groups, posing a real barrier to progress in these fields. To overcome this challenge, we developed the Tallo database, a collection of 498,838 georeferenced and taxonomically standardized records of individual trees for which stem diameter, height and/or crown radius have been measured. These data were collected at 61,856 globally distributed sites, spanning all major forested and non-forested biomes. The majority of trees in the database are identified to species (88%), and collectively Tallo includes data for 5163 species distributed across 1453 genera and 187 plant families. The database is publicly archived under a CC-BY 4.0 licence and can be access from: https://doi.org/10.5281/zenodo.6637599. To demonstrate its value, here we present three case studies that highlight how the Tallo database can be used to address a range of theoretical and applied questions in ecology—from testing the predictions of metabolic scaling theory, to exploring the limits of tree allometric plasticity along environmental gradients and modelling global variation in maximum attainable tree height. In doing so, we provide a key resource for field ecologists, remote sensing researchers and the modelling community working together to better understand the role that trees play in regulating the terrestrial carbon cycle

Tallo: A global tree allometry and crown architecture database.

Funder: Agua Salud ProjectFunder: U.S. Department of Energy; Id: http://dx.doi.org/10.13039/100000015Funder: CAPES; Id: http://dx.doi.org/10.13039/501100002322Data capturing multiple axes of tree size and shape, such as a tree's stem diameter, height and crown size, underpin a wide range of ecological research-from developing and testing theory on forest structure and dynamics, to estimating forest carbon stocks and their uncertainties, and integrating remote sensing imagery into forest monitoring programmes. However, these data can be surprisingly hard to come by, particularly for certain regions of the world and for specific taxonomic groups, posing a real barrier to progress in these fields. To overcome this challenge, we developed the Tallo database, a collection of 498,838 georeferenced and taxonomically standardized records of individual trees for which stem diameter, height and/or crown radius have been measured. These data were collected at 61,856 globally distributed sites, spanning all major forested and non-forested biomes. The majority of trees in the database are identified to species (88%), and collectively Tallo includes data for 5163 species distributed across 1453 genera and 187 plant families. The database is publicly archived under a CC-BY 4.0 licence and can be access from: https://doi.org/10.5281/zenodo.6637599. To demonstrate its value, here we present three case studies that highlight how the Tallo database can be used to address a range of theoretical and applied questions in ecology-from testing the predictions of metabolic scaling theory, to exploring the limits of tree allometric plasticity along environmental gradients and modelling global variation in maximum attainable tree height. In doing so, we provide a key resource for field ecologists, remote sensing researchers and the modelling community working together to better understand the role that trees play in regulating the terrestrial carbon cycle

Tallo database

The Tallo database (v1.0.0) is a collection of 498,838 georeferenced and taxonomically standardized records of individual trees for which stem diameter, height and/or crown radius have been measured. Data were compiled from 61,856 globally distributed sites and include measurements for 5,163 tree species. For a full description of the database, see: Jucker et al. (2022) Tallo – a global tree allometry and crown architecture database. Global Change Biology, https://doi.org/10.1111/gcb.16302. If using the Tallo database in your work please cite the original publication listed above, as well as this repository using the corresponding DOI (10.5281/zenodo.6637599)