Fine-scale habitat differentiation shapes the composition, structure and aboveground biomass but not species richness of a tropical Atlantic forest

• DOI: 10.1007/s11676-019-00994-x
• Publication Date: 2019-06-15T09:02:40Z
• Authors: Alice Cristina Ro...; Pedro Manuel Villa; Arshad Ali; Walnir Ferreira-J...; Andreza Viana Neri
• Keywords: Biomass (ecology); 0106 biological sciences; Gene; Biochemistry; 01 natural sciences; Agricultural and Biological Sciences; Biodiversity Conservation and Ecosystem Management; 14. Life underwater; Biology; Ecology, Evolution, Behavior and Systematics; Nature and Landscape Conservation; Species diversity; Liana; Species Distribution Modeling and Climate Change Impacts; Habitat Suitability; Ecology; Geography; Ecological Modeling; Life Sciences; Biodiversity; 15. Life on land; Community structure; Dominance (genetics); Habitat; FOS: Biological sciences; Environmental Science; Physical Sciences; Impact of Pollinator Decline on Ecosystems and Agriculture; Habitat Fragmentation; Species Richness; Species richness

يعد تقييم تأثيرات عدم تجانس الموائل الدقيقة على تكوين الغابات وتنوعها وهيكلها وعملها أمرًا بالغ الأهمية لفهم كيفية استجابة الغابات المدارية لتغير المناخ ووضع استراتيجيات لإدارة الغابات من شأنها تعزيز حفظ التنوع البيولوجي ومخزون الكتلة الحيوية فوق الأرض. هنا، افترضنا أن العوامل الطبوغرافية والتربة تحدد تمايز الموائل الدقيقة، والتي بدورها تشكل تكوين المجتمع وثراء الأنواع والهيكل والكتلة الحيوية فوق الأرض على النطاق المحلي في الغابات الاستوائية. لاختبار هذه الفرضية، اخترنا منطقتين (كل منهما 100 × 100 متر) مع ظروف طبوغرافية متباينة على نطاق دقيق حيث تم وضع علامات على جميع الأشجار والنخيل والليانا التي يبلغ قطرها عند ارتفاع الثدي ≥ 10 سم وتحديدها للأنواع. في كل منطقة مختارة، تم إنشاء 100 قطعة فرعية من 10 × 10 أمتار. وجدنا بشكل أساسي أن التباين الطبوغرافي الأعلى تسبب في تمايز أعلى في الموائل مع التغيرات في تكوين الأنواع وهيكل المجتمع، لكنه لم يغير ثراء الأنواع. أشارت تحليلاتنا على نطاق الموائل إلى أنه في المنطقة غير المتجانسة، كان توزيع الأنواع أكثر اتساقًا على طول تدرج طوبوغرافي دقيق مع عدم وجود تباين في التحدب، مما أدى إلى تغييرات في البنية والكتلة الحيوية فوق الأرض، ولكن ليس في ثراء الأنواع. قد تعزى العلاقة غير الهامة بين ثراء الأنواع والكتلة الحيوية فوق الأرض إلى تكرار الأنواع أو الهيمنة الوظيفية. تشير هذه الدراسة إلى أن التصفية البيئية هي عملية أساسية لتشكيل التجمع المجتمعي وعمل الغابات على طول التدرج الطبوغرافي المحلي في الغابات الاستوائية.<br/>Évaluer les influences de l'hétérogénéité de l'habitat à petite échelle sur la composition, la diversité, la structure et le fonctionnement des forêts est essentiel pour comprendre comment les forêts tropicales réagiront au changement climatique et concevoir des stratégies de gestion forestière qui amélioreront la conservation de la biodiversité et le stock de biomasse aérienne. Ici, nous avons émis l'hypothèse que les facteurs topographiques et pédologiques déterminent la différenciation de l'habitat à petite échelle, qui à son tour façonne la composition de la communauté, la richesse des espèces, la structure et la biomasse aérienne à l'échelle locale dans les forêts tropicales. Pour tester cette hypothèse, nous avons sélectionné deux zones (chacune de 100 × 100 m) avec des conditions topographiques contrastées à l'échelle fine où tous les arbres, palmiers et lianes d'un diamètre à hauteur de poitrine ≥ 10 cm ont été marqués et identifiés aux espèces. Dans chaque zone sélectionnée, 100 sous-parcelles de 10 × 10 m ont été établies. Nous avons principalement constaté qu'une variabilité topographique plus élevée entraînait une différenciation plus élevée de l'habitat avec des changements dans la composition des espèces et la structure des communautés, mais ne modifiait pas la richesse des espèces. Nos analyses à l'échelle de l'habitat ont indiqué que, dans la zone moins hétérogène, la distribution des espèces était plus uniforme le long d'un gradient topographique à échelle fine sans variation de convexité, ce qui induisait des changements dans la structure et la biomasse aérienne, mais pas dans la richesse en espèces. La relation non significative entre la richesse en espèces et la biomasse aérienne peut être attribuable à la redondance des espèces ou à la dominance fonctionnelle. Cette étude suggère que le filtrage environnemental est un processus fondamental pour façonner l'assemblage communautaire et le fonctionnement des forêts le long d'un gradient topographique local dans les forêts tropicales.<br/>Evaluating the influences of fine-scale habitat heterogeneity on the composition, diversity, structure and functioning of forests is critical to understand how tropical forests will respond to climate change and devise forest management strategies that will enhance biodiversity conservation and aboveground biomass stock. Here, we hypothesized that topographic and soil factors determine fine-scale habitat differentiation, which in turn shape community composition, species richness, structure and aboveground biomass at the local scale in tropical forests. To test this hypothesis, we selected two areas (each 100 × 100 m) with contrasting fine-scale topographic conditions where all trees, palms and lianas with a diameter at breast height ≥ 10 cm were tagged and identified to species. In each selected area, 100 subplots of 10 × 10 m were established. We mainly found that higher topographic variability caused higher habitat differentiation with changes in species composition and community structure, but did not change species richness. Our habitat-scale analyses indicated that, in the less heterogeneous area, the distribution of species was more uniform along a fine-scale topographical gradient with no variation in convexity, which induced changes in structure and aboveground biomass, but not in species richness. The nonsignificant relationship between species richness and aboveground biomass may be attributable to species redundancy or functional dominance. This study suggests that environmental filtering is a fundamental process for shaping community assembly and forest functioning along a local topographical gradient in tropical forests.<br/>Evaluar las influencias de la heterogeneidad del hábitat a pequeña escala en la composición, diversidad, estructura y funcionamiento de los bosques es fundamental para comprender cómo los bosques tropicales responderán al cambio climático y diseñar estrategias de gestión forestal que mejoren la biodiversidad y el stock de biomasa sobre el suelo. Aquí, planteamos la hipótesis de que los factores topográficos y del suelo determinan la diferenciación del hábitat a escala fina, que a su vez da forma a la composición de la comunidad, la riqueza de especies, la estructura y la biomasa aérea a escala local en los bosques tropicales. Para probar esta hipótesis, seleccionamos dos áreas (cada una de 100 × 100 m) con condiciones topográficas contrastantes de escala fina donde todos los árboles, palmeras y lianas con un diámetro a la altura del pecho ≥ 10 cm fueron etiquetados e identificados con especies. En cada zona seleccionada se establecieron 100 subtramas de 10 × 10 m. Encontramos principalmente que una mayor variabilidad topográfica causó una mayor diferenciación del hábitat con cambios en la composición de las especies y la estructura de la comunidad, pero no cambió la riqueza de especies. Nuestros análisis a escala de hábitat indicaron que, en el área menos heterogénea, la distribución de las especies fue más uniforme a lo largo de un gradiente topográfico de escala fina sin variación en la convexidad, lo que indujo cambios en la estructura y la biomasa sobre el suelo, pero no en la riqueza de especies. La relación no significativa entre la riqueza de especies y la biomasa aérea puede atribuirse a la redundancia de especies o al dominio funcional. Este estudio sugiere que el filtrado ambiental es un proceso fundamental para dar forma al ensamblaje comunitario y al funcionamiento forestal a lo largo de un gradiente topográfico local en los bosques tropicales.<br/>