ABSTRACT
In tropical trees, forest fragmentation has been shown to affect mating and gene flow patterns. Mobile dispersal vectors should be less sensitive to fragmented landscapes and may ameliorate the genetic effects of forest fragmentation on plant populations. To test this hypothesis, we analyzed gene flow patterns in Symphonia globulifera, a tropical tree species with highly mobile pollinators and seed dispersers in the Osa Peninsula in southern Costa Rica. We used microsatellites to study genetic diversity and realized gene flow patterns between a continuous forest and a forest fragment. We found high levels of genetic diversity in adults and seedlings at both sites. Parentage analyses suggest near-neighbor matings and frequent long-distance gene flow events. Half the progeny beneath an adult was not sired by that tree and the majority of established seedlings were the result of long-distance gene dispersal. Gene flow from the forest into the fragment was more common than from the fragment into the continuous forests. Despite long distance gene flow events, seedling spatial genetic structure was stronger and extended further in the forest fragment likely due to limited seed dispersal. We conclude that fragmentation affects gene flow in this tropical tree and may compromise its genetic diversity in forest fragments even for a species with mobile pollen and seed vectors.
En árboles tropicales se ha demostrado que la fragmentación del bosque afecta los patrones de apareamiento y reduce el flujo génico. Las especies forestales cuyos dispersores y polinizadores son capaces de moverse largas distancias sobre ambientes alterados, serán menos sensibles a los efectos de la fragmentación y podrán intercambiar genes regularmente entre fragmentos. Para probar esta hipótesis, en la Península de Osa en el sur de Costa Rica, estudiamos los patrones de flujo génico de Symphonia globulifera, una especie de árbol tropical con polinizadores y dispersores de semillas altamente móviles. Utilizamos microsatélites para estudiar la diversidad genética y los patrones de flujo génico entre un bosque continuo y un fragmento de bosque. Encontramos altos niveles de diversidad genética tanto en adultos como en plántulas. Los análisis de parentesco indican apareamiento entre vecinos cercanos, sin embargo el flujo génico a larga distancia es frecuente. La mitad de la progenie debajo de un adulto no es engendrada por ese árbol y la mayoría de las plántulas establecidas son el resultado del flujo génico a larga distancia. El flujo de genes desde el bosque continuo hacia el fragmento era más frecuente que el movimiento inverso. A pesar del flujo génico a larga distancia, hay diferencias en frecuencias alélicas entre plántulas y la estructura espacial era más fuerte y se extendía a mayor distancia en el fragmento, probablemente por una dispersión limitada de semillas. Concluimos que la fragmentación afecta los patrones de flujo génico en esta especie de árbol tropical y puede afectar su diversidad genética en paisajes fragmentados, inclusive para una especies con polinizadores y dispersores con alta movilidad.
ABSTRACT
The spatial distribution of individuals is a fundamental property of most species and constitutes essential information for the development of restoration and conservation strategies, especially for endangered plant species. In this paper we describe the spatial distribution of different size classes of the endangered tropical tree Guaiacum sanctum and the effect of canopy cover on spatial aggregation. Adult G. sanctum were located and mapped in a 50ha plot in Palo Verde National Park, Costa Rica. Seedlings, saplings and juveniles were mapped to the nearest centimetre and permanently marked in three 50x50m subplots. Within each subplot spatial aggregation was assessed using Ripley’s K statistic and canopy opening readings were performed every 5m using a densitometer. Kriging spatial interpolation and Monte Carlo simulations were used to determine if average canopy cover differed among size classes. Individuals of G. sanctum were spatially aggregated at all size classes with seedlings being the most frequent size class in all subplots. Seedlings were found predominantly in areas with significantly higher canopy cover. In contrast, juveniles were more likely found in areas with higher light availability. The high number of seedlings, saplings, and juveniles relative to adults suggests that populations of G. sanctum in PVNP are expanding. Light availability and canopy structure are important factors shaping the spatial distribution of this species. The contemporary demographic structure of G. sanctum is dependent on forest gap dynamics and changes in human disturbance during the past 25 years.
La distribución espacial es una característica fundamental de las especies y es importante para el desarrollo de estrategias de conservación y manejo. Aquí presentamos la distribución espacial de varias etapas de desarrollo del árbol tropical Guaiacum sanctum, una especie en vías de extinción. Todos los adultos de G. sanctum se geo-referenciaron en una parcela de 50ha en el Parque Nacional Palo Verde. Las plántulas, los briznales y juveniles se mapearon en tres sub-parcelas de 50x50m. En cada sub-parcela se estimó la agregación espacial de los individuos mediante la K de Ripley. Observamos que los individuos de G. sanctum se encuentran siempre agregados, sin importar en que etapa de desarrollo se encuentren. Registramos la apertura del dosel cada 5m con un densiómetro y mediante una extra-polación espacial (Krigin) determinamos que las plántulas se agregan con mayor frecuencia en áreas con abundante cobertura de dosel, mientras que es más probable encontrar juveniles agregados en áreas con una mayor incidencia de luz. Las plántulas son los individuos más abundantes, esta distribución de edades nos sugiere que esta población probablemente está en expansión. Concluimos que el régimen lumínico y la cobertura de dosel son factores que afectan significativamente la distribución espacial del Guayacán Real.