Patterns of abundance and functional traits of woody plant communities in andean elevation gradients

Abstract

La representativitat d’espècies llenyoses que coexisteixen als boscos andins tropicals presenta diferents patrons de distribució, els quals podrien variar a mesura que canvien els factors ambientals en boscos montans ubicats a diferents elevacions. El segon capítol analitza les relacions entre la biomassa de plantes llenyoses arbòries de boscos montans andins i els patrons de dominància dins de comunitats locals ia escala regional, considerant l’efecte de l’elevació i la precipitació. S’han analitzat arbres ≥2.5 cm de DAP, en parcel·les establertes entre els 260-4350 m d’elevació entre l’Amazònia i els Andes de Bolívia. Les anàlisis de dades es van basar en el càlcul de l’índex d’equitat de Simpson per a totes les espècies i de la biomassa de cada espècie, dins de cada parcel·la; i la mesura de la freqüència de cada espècie del total de parcel·les a cada elevació. Es van fer servir models lineals per avaluar les relacions entre variables. Trobem que la biomassa està relacionada negativament amb l’elevació i positivament amb la precipitació. També, biomassa va estar relacionada negativament amb l’índex d’equitat de Simpson, indicant que l’abundància de les espècies contribueix a l’augment de la biomassa al llarg del gradient d’elevació. D’altra banda, la relació negativa entre freqüència d’espècies i biomassa indica que les espècies menys freqüents aporten en conjunt amb més biomassa a escala de paisatge. Finalment, aquestes relacions són més fortes en terres baixes i decreixen cap a elevacions més grans. El tercer capítol avalua els patrons de trets funcionals en relació amb espècies abundants a parcel·les locals al llarg de gradients d’elevació. Es van analitzar espècies llenyoses > 2.5 cm de DAP, dins de parcel·les establertes en dos gradients d’elevació a Bosbuscaro (Equador) i Riu Abiseu (Perú). Es van considerar els següents trets funcionals: densitat de la fusta, àrea foliar específica, gruix de la fulla, i alçada de la planta. Per a les anàlisis es va utilitzar el model Community Assembly by Trait Selection (CATS), considerant l’abundància d’espècies dins de cada parcel·la com a variable resposta i els quatre trets funcionals, juntament amb l’elevació, com a variables predictores. Trobem que l’abundància està relacionada significativament amb els trets funcionals al llarg del gradient d’elevació. En baixes elevacions, les espècies abundants van tenir baixos valors de densitat de la fusta i un port més gran (alçada) a Bombuscaro, mentre que a Abiseu les espècies abundants presentaven una major altura dels seus individus, però amb valors de densitat de la fusta majors. A tots dos llocs, per a altes elevacions, les espècies abundants van presentar valors alts de gruix de la fulla. Els valors baixos d’àrea específica de la fulla van estar relacionats amb les espècies abundants només a Abiseu. El quart capítol analitza la diversitat funcional de les comunitats en relació amb la biomassa a nivell de parcel·la als dos gradients d’elevació, Bombuscaro (Equador) i Abiseu (Perú). Es va analitzar la mitjana ponderada de la comunitat i l’índex de variació funcional de: densitat de la fusta, àrea foliar específica, gruix de la fulla i alçada de la planta, amb la finalitat de determinar si a les comunitats estudiades al gradient d’altitud prevalien espècies amb estratègia de tipus adquisitiu o conservatiu. La diversitat funcional varia segons els canvis en l’abundància de les espècies al llarg del gradient d’elevació. S’hi van trobar espècies amb característiques adquisitives en baixes elevacions; mentre que a comunitats establertes en altes elevacions prevalen els trets conservatius. Es van trobar alts valors de biomassa en comunitats dominades per espècies amb síndrome adquisitiva.

La representatividad de especies leñosas que coexisten en los bosques andinos tropicales presenta diferentes patrones de distribución, los cuales podrían variar conforme cambian los factores ambientales en bosque montanos ubicados a diferentes elevaciones. El segundo capítulo, analiza las relaciones entre la biomasa de plantas leñosas arbóreas de bosques montanos andinos y los patrones de dominancia dentro de comunidades locales y a escala regional, considerando el efecto de la elevación y la precipitación. Se analizaron árboles ≥2.5 cm de DAP, en parcelas establecidas entre los 260–4350 m de elevación entre la Amazonía y los Andes de Bolivia. Los análisis de datos se basaron en cálculo del índice de equidad de Simpson para todas las especies y de la biomasa de cada especie, dentro de cada parcela; y la medida de la frecuencia de cada especie del total de parcelas a cada elevación. Se usaron modelos lineales para evaluar las relaciones entre variables. Encontramos que la biomasa está relacionada negativamente con la elevación y positivamente con la precipitación. También, biomasa estuvo negativamente relacionada con el índice de equidad de Simpson, indicando que la abundancia de las especies contribuye al aumento de la biomasa a lo largo del gradiente de elevación. Por otro lado, la relación negativa entre frecuencia de especies y biomasa, indica que las especies menos frecuentes aportan en su conjunto con mayor biomasa a escala de paisaje. Por último, estas relaciones son más fuertes en tierras bajas y decrecen hacia mayores elevaciones. El tercer capítulo evalúa los patrones de rasgos funcionales en relación con especies abundantes en parcelas locales a lo largo de gradientes de elevación. Se analizaron especies leñosas > 2.5 cm de DAP, dentro de parcelas establecidas en dos gradientes de elevación en Bosbuscaro (Ecuador) y Río Abiseo (Perú). Se consideraron los siguientes rasgos funcionales: densidad de la madera, área foliar específica, grosor de la hoja, y altura de la planta. Para los análisis se utilizó el modelo “Community Assembly by Trait Selection” (CATS), considerando la abundancia de especies dentro de cada parcela como la variable respuesta y los cuatro rasgos funcionales, junto con la elevación, como variables predictoras. Encontramos que la abundancia está significativamente relacionada con los rasgos funcionales a lo largo del gradiente de elevación. En bajas elevaciones, las especies abundantes tuvieron bajos valores de densidad de la madera y un mayor porte (altura) en Bombuscaro, mientras que en Abiseo las especies abundantes presentaban una mayor altura de sus individuos, pero con valores de densidad de la madera mayores. En ambos sitios, para altas elevaciones, las especies abundantes presentaron valores altos de grosor de la hoja. Los valores bajos de área específica de la hoja estuvieron relacionados con las especies abundantes solamente en Abiseo. El cuarto capítulo analiza la diversidad funcional de las comunidades en relación con la biomasa a nivel de parcela en los dos gradientes de elevación, Bombuscaro (Ecuador) y Abiseo (Perú). Se analizó la media ponderada de la comunidad y el índice de variación funcional de: densidad de la madera, área foliar específica, grosor de la hoja y altura de la planta, con la finalidad de determinar si en las comunidades estudiadas en el gradiente de altitud prevalecían especies con estrategia de tipo adquisitivo o conservativo. La diversidad funcional varía de acuerdo a los cambios en la abundancia de las especies a lo largo del gradiente de elevación. Se encontraron especies con características adquisitivas en bajas elevaciones; mientras que en comunidades establecidas en altas elevaciones prevalecen los rasgos conservativos. Se encontraron altos valores de biomasa en comunidades dominadas por especies con síndrome adquisitivo.

The representativeness of woody species that coexist in tropical Andean forests presents different distribution patterns, which could vary as environmental factors change in montane forests located at different elevations. The second chapter analyzes the relationships between the biomass of woody arboreal plants of Andean montane forests and dominance patterns within local communities and at a regional scale, considering the effect of elevation and precipitation. Trees ≥2.5 cm DBH were analyzed in plots established between 260–4350 m elevation between the Amazon and Bolivian Andes. The data analyzes were based on the calculation of the Simpson’s equity index for all the species and the biomass of each species, within each plot; and the measurement of the frequency of each species of the total plots at each elevation. Linear models were used to evaluate the relationships between variables. We found that biomass is negatively related to elevation and positively related to precipitation. Also, biomass was negatively related to the Simpson’s equity index, indicating that the abundance of species contributes to the increase in biomass along the elevation gradient. On the other hand, the negative relationship between the frequency of species and biomass indicates that the less frequent species contribute as a whole with greater biomass at the landscape scale. Finally, these relationships are stronger in lowlands and decrease towards higher elevations. The third chapter evaluates the patterns of functional traits in relation to abundant species in local plots along elevational gradients. Woody species > 2.5 cm DBH were analyzed within plots established on two elevation gradients in Bosbuscaro (Ecuador) and Río Abiseo (Peru). The following functional traits were considered: wood density, specific leaf area, leaf thickness, and plant height. For the analysis, the “Community Assembly by Trait Selection” (CATS) model was used, considering the abundance of species within each plot as the response variable and the four functional traits, along with elevation, as predictor variables. We found that abundance is significantly related to functional traits along the elevation gradient. At low elevations, the abundant species had low values of wood density and a greater size (height) in Bombuscaro, while in Abiseo the abundant species had greater height of their individuals, but with higher values of wood density. In both sites, for high elevations, the abundant species presented high values of leaf thickness. The low values of specific leaf area were related to the abundant species only in Abiseo. The fourth chapter analyzes the functional diversity of communities in relation to biomass at the plot level in the two elevational gradients, Bombuscaro (Ecuador) and Abiseo (Peru). The weighted average of the community and the functional variation index of: wood density, specific leaf area, leaf thickness and plant height were analyzed, in order to determine if in the communities studied in the altitude gradient Species with an acquisitive or conservative strategy prevailed. Functional diversity varies according to changes in species abundance along the elevational gradient. Species with acquisitive characteristics were found at low elevations; while in communities established at high elevations, conservative traits prevail. High biomass values were found in communities dominated by species with acquiring syndrome.