Effect of biological soil crusts on the germination of three plant species under laboratory conditions

"Semiarid grasslands in northeastern Mexico contain many endemic plants and animals and are an important refuge for resident and migratory animals. Here, as in many other semiarid areas, biological soil crusts are a key component of the ecosystem. However, findings about their effect on the germination of vascular plants are in contrast. We asked whether germination of some native plant species would be inhibited by the presence of biological soil crusts as it has been found in other studies and evaluated the effect of seven dominant biological soil crusts: Psora cerebriforme (W.A.Weber), Psora decipiens (Hedwig) Hoffm., Placidium sp., Endocarpom pussillum (Hedwig), Xanthoparmelia chlorochroa (Tuck.) Hale, Nostoc commune (Vauch), and Oxymitra sp. from the area, on the germination percentage and germination rate of three native plant species: Frankenia gypsophila (I.M.Johnst.), Muhlenbergia arenicola (Buckl.), and Sartwellia mexicana (A.Gray). Germination tests were carried out in an environmental chamber at 26 °C and at a constant humidity of 60% with 12 hours by 12 hours light and darkness. Biological soil crusts did not affect germination percentage of the three evaluated plant species when compared to bare soil. Germination rate ranged between 3.5 and 5 days and there were no differences between substrates.""En los pastizales semiáridos del noreste de México se encuentran plantas y animales endémicos, y son un refugio importante para animales residentes y migratorios. Aquí, como en otras zonas semiáridas, las costras biológicas del suelo son un componente clave del ecosistema. Sin embargo, los reportes sobre su efecto en la germinación de plantas vasculares son contrastantes. En este trabajo se investiga si la germinación de algunas especies de plantas nativas sería inhibida por la presencia de costras biológicas del suelo como se ha encontrado en otros estudios, y se evalúa el efecto de cinco líquenes (Endocarpon pusillum Hedw., Placidium sp., Psora cerebriformis W.A.Weber, Psora decipiens (Hedw.) Hoffm., Xanthoparmelia chlorochroa (Tuck.) Hale), una cianobacteria (Nostoc commune Vauch.) y una hepática (Oxymitra sp.), que son componentes de las costras biológicas del suelo dominantes en el área. Los efectos evaluados son en el porcentaje (germinabilidad) y rapidez de germinación (t50) de tres especies de plantas nativas del área: Frankenia gypsophila I.M.Johnst., Muhlenbergia arenicola Buckl. y Sartwellia mexicana A.Gray. Las pruebas de germinación se realizaron en una cámara ambiental a 26 °C, humedad constante del 60%, 12:12 horas luz:oscuridad. Las costras biológicas no afectaron el porcentaje de germinación de las tres especies de plantas evaluadas comparado con el suelo desnudo. La rapidez de germinación estuvo entre 3.5 y 5 días, sin diferencias entre los sustratos.

Non-random distribution of biocrust in a natural arid environment in the northern mexican plateau

Abstract. Biocrust, as photosynthetic organisms, has been considered to show an inversely proportional relationship with vascular plant cover. However, some studies report association and facilitation relationships between them. This research explores whether i) biocrust is associated with shrub species, ii) biocrust cover is higher in undershrub microenvironments than in open areas between plants and, iii) soil moisture and solar radiation affect biocrust distribution. Biocrust cover was analyzed by morphotype in microenvironments under the canopy of two dominant shrub species (Larrea tridentata and Parthenium incanum) and in open areas. Soil moisture and solar radiation were recorded at each microenvironment. Thirty-three interception lines (975 points) were used to analyze the association between vascular plants and biocrust and 20 sampling plots to estimate morphotype cover. Results reveal a positive association between biocrust and plant species compared to open areas. Lichens and cyanobacteria showed a higher cover under L. tridentata than under P. incanum and in open areas, suggesting a species-specific facilitative association with L. tridentata, maybe due to a higher soil water content in this microenvironment. Mosses had lower cover in the open area where the highest solar radiation was recorded. Lichens and cyanobacteria distribution appeared to be related to soil moisture. Keywords: creosote bush, cyanobacteria, lichens, mosses, northeastern Mexic

Efecto de los ciclos de hidratación y deshidratación en la germinación de nueve especies del Desierto Chihuahuense

"Plants from drylands have developed strategies to germinate even in places where available humidity is sporadic with large periods of drought. Previous works determined germination of cacti species as a response to discontinuous humidity events (“seed hydration memory”). This study is aimed at assessing whether species of the Chihuahuan Desert show a seed hydration memory. Our hypothesis is that seeds of desert species can tolerate periods of dehydration after single or multiple hydration events and subsequently germinate more and faster. We evaluated nine species: Sartwellia mexicana, Echinocactus platyacanthus, Cucurbita foetidissima, Lepidium virginicum, Lesquerella berlandieri, Yucca filifera, Atriplex canescens, Nassella tenuissima, and Ferocactus pilosus, using four treatments: T1 = 24 hours hydration/5 days dehydration (HD), T2 = Three consecutive cycles of 24 hours hydration/5 days dehydration, T3 = 72 hours hydration /5 d dehydration, and T4 = Control. Echinocactus platyacanthus, Nassella tenuissima, Ferocactus pilosus, and Lepidium virginicum showed higher germination with HD treatments than the control. Ferocactus pilosus and Lepidium virginicum had the highest germination in T2, Nassella tenuissima in T3, Echinocactus platyacanthus in any HD treatment while Yucca filifera in the control and T2. Yucca filifera and F. pilosus had the lowest germination rate (t50) in T2; E. platyacanthus in T1 and T2. The remaining species didn’t show differences in t50 between treatments. These results indicate that at least some desert species germinate more and faster after single or multiple hydration- dehydration events evincing the ability of those seeds to retain, during dehydration, the physiological changes produced from seed hydration.""Las especies de zonas áridas han desarrollado estrategias para germinar con poca humedad disponible y prolongadas sequías. Se ha reportado que algunas cactáceas responden a eventos de humedad discontinuos (“memoria de hidratación”). Aquí se evaluó si semillas de especies del Desierto Chihuahuense presentan “memoria de hidratación”. Nuestra hipótesis es que las semillas de especies del desierto pueden tolerar periodos de deshidratación después de eventos de hidratación simples o múltiples y germinar más y más rápido. Se evaluaron nueve especies: Atriplex canescens, Cucurbita foetidissima, Echinocactus platyacanthus, Ferocactus pilosus, Lepidium virginicum, Lesquerella berlandieri, Nassella tenuissima, Sartwellia mexicana, y Yucca flifera, con los siguientes tratamientos: T1 = 24 horas hidratación/5 días deshidratación (HD), T2 = Tres ciclos consecutivos de 24 horas hidratación/5 días deshidratación, T3 = 72 h hidratación/5 días deshidratación y T4 = Testigo. Echinocactus platyacanthus, N. tenuissima, F. pilosus y L. virginicum presentaron mayor germinación con HD que con el testigo. Ferocactus pilosus y L. virginicum tuvieron la mayor germinación con T2, N. tenuissima con T3, E. platyacanthus con cualquiera de los tratamientos de HD y Y. flifera con el testigo y T2. Yucca flifera y F. pilosus mostraron la menor tasa de germinación (t50) en T2 y E. platyacanthus con T1 y T2. El resto de las especies no presentaron diferencias. Estos resultados indican que al menos algunas especies del desierto germinan más y más rápido después de eventos simples o múltiples de hidratación-deshidratación evidenciando su habilidad para mantener, durante la deshidratación, los cambios fsiológicos producidos por la hidratación.

Costras biológicas del suelo en pastizales gipsófilos del noreste de México

Se evaluó la diversidad y composición de costras biológicas del suelo en un pastizal con suelos gipsófilos y carbonatos de calcio, en el noreste de México. Se identificaron ocho especies: Endocarpon pussillum, Nostoc commune, Oxymitra sp., Psora cerebriforme, Psora crenata, Psora decipiens, Placidium sp. y Xanthoparmelia chlorochroa, con cobertura total de 18.1%. Las especies dominantes fueron Endocarpon pussillum (57.65%) y Placidium sp. (19.91%). La cobertura vegetal fue de 18.3 % y 63.6% de suelo desnudo. La zona mostró valores moderados de diversidad (Shannon & Weiner (H´) =1.68) y de riqueza de costras biológicas del suelo (Índice de Margalef (DMg) =1.2)

Potencial hídrico xilemático en cuatro especies arbustivas nativas del noreste de México = Xylem water potential in four native browse species from northeastern Mexico

RESUMEN Dado que el estrés hídrico es el principal factor limitante en esta región, el estudio tuvo como objetivo determinar cómo el potencial hídrico xilemático (Ψ) de especies arbustivas nativas tales como Celtis pallida (Ulmaceae), Acacia amentacea (Leguminosae) Forestiera angustifolia (Oleaceae) y Parkinsonia texana (Leguminosae) es influido por el contenido de humedad del suelo, la temperatura del aire, la humedad relativa y la precipitación. El estudio se llevó a cabo en un área localizada en el municipio de China, Nuevo León. Usando una bomba de presión tipo Scholander los Ψ fueron estimados a intervalos de 15 días entre enero 15 y septiembre 28 de 2009, en cinco plantas de cada especie a las 06:00 h (pre-amanecer) y 14:00 h (mediodía). En el periodo más húmedo, el Ψ al pre-amanecer varió de -0.30 (C. pallida) a -0.90 MPa (P. texana); en cambio, en el periodo más seco, el Ψ al pre-amanecer fluctuó de -2.18 (P. texana) a -3.94 MPa (F. angustifolia). Al mediodía, P. texana y F. angustifolia tuvieron el mayor (-1.14 MPa) y menor (-3.38 MPa) valor, respectivamente. El contenido promedio de humedad en el suelo en el perfil de profundidad de 0-50 cm explicó entre 82 y 33 % de la variación del Ψ al pre-amanecer. El Ψ del mediodía, los contenidos de humedad del suelo a diferentes profundidades y la humedad relativa se correlacionaron significativamente y positivamente con el Ψ al pre-amanecer; en cambio la temperatura del aire y el déficit de presión de vapor se correlacionaron negativamente. Dado que A. amentacea y P. texana mantuvieron altos valores en el Ψ al pre-amanecer y al mediodía bajo condiciones de estrés hídrico, estas especies pueden ser consideradas como especies tolerantes a la sequía. ABSTRACT Since water stress is the most limiting factor in this region, the aim of the current study was to establish how the xylem water potential (Ψ) in native shrubs such as Celtis pallida (Ulmaceae), Acacia amentacea (Leguminosae) Forestiera angustifolia (Oleaceae), and Parkinsonia texana (Leguminosae) is influenced by soil water content, air temperature, relative humidity, and rainfall. The study was carried out in an area located the municipality of China, state of Nuevo Leon. Using a Scholander pressure bomb the Ψ were estimated at 15 days intervals between January 15 and September 28, 2009 in five different plants per species at 06:00 h (predawn) and 14:00 h (midday). At the wettest period, Ψ oscillated from -0.30 (C. pallida) to -0.90 MPa (P. texana) at predawn, in contrast, at the driest period, Ψ oscillated from -2.18 (P. texana) to -3.94 MPa (F. angustifolia) at predawn. At midday, P. texana and F. angustifolia achieved the highest (-1.14 MPa) and lowest (-3.38 MPa) Ψ values, respectively. Average soil water content at depth profile 0-50cm showed between 82 and 33 % of the variation of Ψ at predawn. Soil water content at different soil depths, and relative humidity were significantly and positively correlated with Ψ at predawn; whereas air temperature and vapor pressure deficit was negatively correlated. A. amentacea and P. texana maintainedhigh values in Ψ at predawn and midday under water stress conditions, so these species may be considered as drought tolerant species

Seed and seedling density of Zanthoxylum fagara in México and Zanthoxylum coco in Argentina: Influence of distance to vegetation border and plants under which they occur

La distribución de plantas depende de dispersores que transportan semillas a hábitats adecuados y de plantas que faciliten o inhiban germinación y establecimiento. Es importante conocer cómo estos factores influyen en la distribución de la vegetación y contemplar esta información en planes de manejo.Las semillas y plántulas de las especies estudiadas diferirán en abundancia bajo diferentes especies de árboles y posición respecto al borde de la vegetación. Se espera una mayor densidad de semillas y plántulas bajo especies de árboles dispersos por animales y en los bordes de los fragmentos.Se realizó conteo directo de semillas y plántulas de Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. en México y Zanthoxylum coco Gillies ex Hook.f.& Arn. en Argentina, en fragmentos de vegetación remanente bajo copas de árboles, en borde e interior de vegetación.Para ambas especies, la densidad de semillas fue similar en borde y en interior. La densidad de plántulas de Z. fagara fue mayor en el borde que 40 m al interior, así como bajo las copas de árboles dispersados por fauna. Para Z. coco no se encontraron diferencias.Para ambas especies los dispersores de semillas no parecen importantes, se presenta similar densidad de semillas en borde e interior. Quizá tengan efecto en regeneración de Z. fagara, con mayor densidad de plántulas en borde que al interior. Es probable que mayor disponibilidadPlant distribution depends, partially on dispersers that transport seeds to suitable habitats and the presence of other plants that facilitate or inhibit germination and establishment. It is important to determine how these factors influence plant distribution in vegetation and include such information in management plans. Hypotheses: Seeds and seedlings of the studied species will differ under tree species and position with respect to the vegetation edge. Higher seed and seedling density is expected under species of animal dispersed trees and in the edges of fragments. Methods: We carried out a direct count of seeds and seedlings of Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. in North America and Zanthoxylum coco Gillies ex Hook.f. & Arn. in South America under the canopy of shrubs inside and at the edge of remnant vegetation. Results: For both species, seed density was similar at the edge and inside vegetation fragments. Z. fagara seedling density was higher at the edge than 40 m inside the scrub, also higher under trees dispersed by animals. For Z. coco no seedling density differences were found at edge or inside vegetation fragments. Conclusions: For both species, seed dispersers do not appear to be important, as seeds had similar seed density in edge and inside vegetation. However, they might have an effect on Z. fagara regeneration, as there was higher seedlings density at the edge than inside. Higher light at edge might promote regeneration of this species. For Z. coco there does not appear to be an effect of dispersers on regeneration.Fil: Valdes Alameda, Renata. Universidad Autonoma de Nuevo Leon.; MéxicoFil: Jurado, Enrique. Universidad Autonoma de Nuevo Leon.; MéxicoFil: Flores, Joel. Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica; MéxicoFil: Pando Moreno, Marisela. Universidad Autonoma de Nuevo Leon.; MéxicoFil: Estrada, Eduardo. Universidad Autonoma de Nuevo Leon.; MéxicoFil: Gurvich, Diego Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentin

Distribución vertical de epífitas y su filogenia en un bosque mesófilo de montaña de Tamaulipas

El bosque mesófilo de montaña en la Reserva de la Biósfera El Cielo se localiza cerca de su límite de distribución boreal. Las plantas epífitas son un componente importante de la biodiversidad de estos bosques, aunque son poco estudiados. En este trabajo se estudiaron las epífitas vasculares en un gradiente altitudinal, y se determinó su preferencia por un hospedero; también se observó que existen diferencias en su distribución sobre los forofitos, así como su distribución vertical sobre su hospedero. Se registró un total de 33 especies epífitas, de las cuales 29 se asociaron, mínimo con un taxón de hospedero. Los taxa arbóreos fueron 24; en 16 de ellas se observó la presencia de al menos una epífita. El número de especies epífitas fue mayor en altitudes menores. De acuerdo con la cantidad de individuos en cada una de las secciones del forofito, se registró una preferencia hacia las zonas III y IV, correspondientes a las partes basal y media de las ramas. La filogenia no estuvo relacionada con la distribución de los taxones en las zonas de los hospederos ni con las altitudes estudiadas. El total de taxa es pequeño, en relación a estudios similares llevados a cabo en latitudes más sureñas, quizá como resultado de un decremento general en la riqueza de especies, asociado con la distancia respecto al Ecuador

Producción de hojarasca y retorno potencial de nutrientes en tres sitios del Estado de Nuevo León, México = Litterfall and potential nutrient return in three sites of the state of Nuevo León, México

RESUMEN Los objetivos de este estudio fueron estimar y cuantificar la dinámica mensual (enero a diciembre 2009) de la deposición de la hojarasca y macro (Ca, K, Mg, N y P) y microminerales (Cu, Fe, Mn, y Zn) de las hojas de la hojarasca en los municipios Los Ramones, China y Linares, del estado de Nuevo León, México. La vegetación está caracterizada como matorral espinoso tamaulipeco. La deposición anual total de hojarasca fue de 321.5 (Los Ramones), 431.6 (China) y 462.9 (Linares) g/m2/año. Las hojas representaron el mayor componente (154.4 a 304.5 g/m2/año) del total de hojarasca depositada. La deposición de ramas varió de 48.25 a 75.16 g/m2/año y la de estructuras reproductivas de 58.4 a 98.9 g/m2/año. La de otros componentes (material vegetal no identifi cado, cuerpos y heces de insecto) varió de 19.9 a 29.2 g/m2/año. La deposición anual de Caen los tres sitios fl uctuó de 3.4 a 8.1; K de 1.4 a 3.2; Mg de 0.76 a 1.6; N de 3.0 a 5.5 y P de 0.05 a 0.11 g/m2/año. El Cu fl uctuó de 0.84 a 2.8; Fe de 14.7 a 21.7; Mn de 5.5 a 11.8 y Zn de 3.3 a 5.2 mg/m2/año. En invierno se depositó la mayor cantidad de minerales. Además, en Linares se depositó la mayor cantidad de minerales y en Los Ramones la menor. Hubo diferencias espaciales y temporales en cantidad de hojarasca colectada y retorno de minerales, mas no así en la calidad foliar entre los sitios de estudio. ABSTRACT The aims of the study were to estimate and quantify the monthly dynamics (January to December 2009) of litterfall deposition and macro (Ca, K, Mg, N y P) and microminerals (Cu, Fe, Mn, y Zn) of litterfall leaves in the counties Los Ramones, China y Linares, of Nuevo León State, México. The plant community is named as Tamaulipan Thornscrub Annual deposition was 321.5 (Los Ramones), 431.6 (China) and 462.9 (Linares) g/m2/year. Leaves represented the highest component (154.4 to 304.5 g/m2/year) of total litterfall production. Branches varied from 48.25 to 75.16 g/m2/year. Reproductive structures from 58.4 to 98.9 g/m2/year and other components (unidentifi ed material, bodies and insect feces) ranked from 19.9 to 29.2 g/m2/year. Annual deposition of Ca in the three sites varied from 3.4 to 8.1; K from 1.4 to 3.2; Mg from 0.76 to 1.6; N from 3.0 to 5.5 and P from 0.05 to 0.11 g/m2/year. Cu ranked from 0.84 to 2.8; Fe from 14.7 to 21.7; Mn from 5.5 to 11.8 and Zn from 3.3 to 5.2 mg/m2/year. In winter mineral deposition was higher. Moreover, the highest mineral deposition occurred in Linares and Los Ramones was the lowest. There were spatiotemporal variations in quantity of literfall collected and return of minerals, but not so in leaf quality between study sites

Litterfall deposition and leaf litter nutrient return in different locations at northeastern Mexico

The aim of this study was to determine the litterfall production and macronutrient (Ca, K, Mg, N, and P) deposition through leaf litter in four sites with different types of vegetation. Site one (Bosque Escuela) was located at 1600 m a.s.l. in a pine forest mixed with deciduous trees, second site (Crucitas at 550 m a.s.l.) in the ecotone of a Quercus spp. forest and the Tamaulipan thornscrub and third and fourth sites (Campus at 350 m a.s.l. and Cascajoso at 300 m a.s.l., respectively) were in the Tamaulipan thornscrub. Litter constituents (leaves, reproductive structures, twigs, and miscellaneous residues) were collected at 15-day intervals from December 21, 2006, throughout December 20, 2007. Collections were carried out in ten litter traps (1.0 × 1.0 m) randomly situated at each site of approximately 2,500 m2. Total annual litterfall deposition was 4407, 7397, 6304, and 6527 kg ha−1 y−1 for Bosque Escuela, Crucitas, Campus and Cascajoso, respectively. Of total annual litter production, leaves were higher varying from 74 (Bosque Escuela) to 86% (Cascajoso) followed by twigs from 4 (Cascajoso) to 14% (Crucitas), reproductive structures from 6 (Bosque Escuela) to 10% (Crucitas), and miscellaneous litterfall from N> K > Mg > P, whereas on site basis of total nutrient deposition (Ca + N + K + Mg + P), the order was Cascajoso > Campus > Crucitas > Bosque Escuela. Ca, K, Mg, N, and P nutrient use efficiency values in leaf litter were higher in Bosque Escuela, while lower figures were acquired in Cascajoso and Crucitas sites. It seems that the highest litterfall deposition was found in the ecotone of a Quercus spp. forest and the Tamaulipan thornscrub; however, the Tamaulipan thornscrub vegetation alone had better leaf litter nutrient return

Composición y diversidad vegetal de dos sistemas de pastoreo en el matorral espinoso tamaulipeco del Noreste de México

El matorral espinoso tamaulipeco (MET) del noreste de México ha enfrentado una extensa deforestación producto de actividades antrópicas. En las últimas décadas, el establecimiento de pastizales para ganadería intensiva y extensiva se ha visto incrementado notablemente en la región. Para analizar el efecto de las actividades pecuarias en la vegetación del MET, se seleccionaron dos áreas con diferente sistema de pastoreo: 1) pastoreo continuo y 2) pastoreo Savory. Se evaluó la fitodiversidad, indicadores ecológicos de abundancia (Ar), dominancia (Dr), frecuencia (Fr), e índice de valor de importancia (IVI) y la diversidad A y B. Se registraron 42 especies para ambos sistemas de pastoreo, 35 se presentaron en el sistema de pastoreo Savory y 30 en el pastoreo continuo. El género con mayor número de especies, en ambos sistemas, fue Acacia, con A. berlandieri, A. farnesiana y A. rigidula. De acuerdo al coeficiente de Jaccard, las áreas evaluadas presentan un 47 % de similitud. En el sistema Savory, la especie con mayor IVI fue Cenchrus ciliaris (59.31 %) y en el sistema de pastoreo continuo, Panicum texanum (37.76 %). En este estudio encontramos que especies nativas, preferidas por el ganado vacuno, como Bouteloua barbata y Panicum texanum sonaún abundantes en el área después de 22 años de estar bajo pastoreo continuo