Las funciones ecológicas de los bambúes en la recuperación de servicios ambientales y en la restauración productiva de ecosistemas

Este artículo es una revisión bibliográfica sobre las funciones ecológicas que caracterizan a los bambúes, por las cuales merecen un mayor reconocimiento e inclusión en los programas de restauración ecológica. Los bambúes son un grupo de plantas muy diverso, de amplia distribución geográfica y económicamente importante. Aunque son más reconocidos por los usos comerciales, su potencial de uso en programas de restauración ecológica es prometedor, ya que pueden ser eficientes en la prestación de varios servicios ambientales relacionados con el suelo, el agua y el secuestro de carbono. Su rápido crecimiento, junto con su capacidad para controlar la erosión y mantener el agua a nivel del suelo, así como para proporcionar nutrientes mediante la descomposición de la hojarasca, convierte a los bambúes en un grupo valioso para la recuperación de áreas degradadas y para la restauración productiva de ecosistemas, en particular a través de sistemas agroforestales. Los enfoques agroforestales pueden combinar diferentes especies de bambú con otros cultivos, para satisfacer las necesidades humanas y generar a la vez beneficios para los ecosistemas. De manera similar, los bosques o plantaciones de bambúes, junto con sistemas agroforestales mixtos, pueden actuar como áreas de conexión y corredores biológicos, en paisajes muy fragmentados, proporcionando refugio y alimento para una amplia diversidad de organismos. A pesar de las percepciones de que los bambúes pueden ser invasivos, las pruebas para apoyar esto son limitadas. Recomendamos una evaluación cuidadosa de las características biológicas de las especies de bambúes seleccionadas, antes de su implementación en proyectos de restauración productiva y de recuperación de los servicios ambientales.

This article is a bibliographic review on the ecological functions that distinguish bamboos, for which they deserve greater recognition and inclusion in ecological restoration programs. Bamboos are a highly diverse, geographically widespread and economically important plant group. Although they are more recognized by commercial uses, their potential for use in ecological restoration programs is promising, as they can be effective in delivery of several environmental services related to soil, water and carbon sequestration. Their rapid growth, along with their abilities to control erosion and maintain water at soil level, as well as provide nutrients by litterfall decomposition, make them a valuable group for recovery of degraded areas and in productive restoration of ecosystems, in particular via agroforestry systems. Agroforestry approaches can combine different bamboo species with other crops, to meet human needs while generating benefits for ecosystems. Similarly, bamboo forests or plantations together with mixed agroforestry systems can act as stepping-stones and biological corridors, in very fragmented landscapes by providing shelter and food for a wide diversity of organisms. Despite perceptions that bamboos can be invasive, evidence to support this is limited. We recommend careful evaluation of the biological characteristics of bamboo species selected, prior to deployment in productive restoration projects and for the recovery of environmental services.

Degradación de hojarasca y aporte de nutrientes del manglar en la Laguna Mecoacán, Golfo de México / Leaf litter degradation and nutrient supply in the mangroves of Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico

Resumen Los manglares son ecosistemas de importante productividad primaria, donde se establece un flujo de energía (nutrientes) con zonas adyacentes y su ambiente acuático, impulsado principalmente por los procesos de degradación. El objetivo del estudio fue estimar el coeficiente de degradación diario (k) de hoja de mangle por medio de bolsas de degradación, en relación con los factores físico químicos del suelo y el aporte de nutrientes (fósforo y nitrógeno) en sedimento del manglar de la Laguna Mecoacán, Golfo de México. El coeficiente de degradación se estimó por medio de bolsas de degradación de hojarasca en seis sitios de monitoreo mensual. Se identificó una rápida degradación durante el primer mes de hasta 51 % en Avicennia germinans (L.) Stearn asociado a procesos de lixiviación por condiciones de inundación. La degradación (k) de Rhizophora mangle L. (k= 0.0052 ± 0.0002) (F= 12.2 p<0.05 n= 216) y Laguncularia racemosa (L.) Gaertn (k= 0.005 ± 0.0003) (F= 3.7 p= 0.02 n= 108) difieren significativamente de A. germinans (k= 0.009 ± 0.0003) (F= 1.2 p= 0.02 n= 216). En relación al T50 de R. mangle y L. racemosa presentaron mayor tiempo de degradación (133 y 138 días respectivamente) comparado con A. germinans (74 días). Se registró una correlación significativa entre la materia orgánica y la humedad del suelo con la constante de descomposición de A. germinans (r= 0.65 p< 0.05 y r= 0.55 p< 0.05 respectivamente). El más alto contenido de nitrógeno total se dio en Pajaral (2 683 mg.Kg) y presentó alta correlación con el contenido de materia orgánica (r= 0.9 p= 0.03); en relación al fósforo total, el nivel más alto se presentó en Boca (2 031 mg.Kg) correlacionado de forma negativa con el pH (r= -0.61 p< 0.05). En conclusión, las diferencias en la velocidad de degradación de las hojas de mangle dependen de la especie (composición foliar), tiempo de exposición o inmersión en agua (patrón de inundación) y heterogeneidad del sedimento (i.e., textura, pH, contenido de humedad y densidad aparente).

Abstract Mangroves are ecosystems with a high primary productivity that is mainly driven mainly by degradation processes. Energy (nutrients) flows from mangroves toward adjacent zones and the surrounding aquatic environment. The objective of the present study was to estimate the daily degradation coefficient (k) of mangrove leaves in relation to physical-chemical soil factors and in situ nutrient supply (phosphorus and nitrogen) in Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico. Leaf litter degradation bags were placed at six monthly monitoring sites to evaluate degradation and to calculate the corresponding degradation coefficients. A rapid degradation of up to 51 % was observed for Avicennia germinans (L.) Stearn during the first month in association with leaching resulting from flood conditions. The degradation of Rhizophora mangle (L.) (k= 0.0052±0.0002) (F= 12.2 p< 0.05 n= 216) and Laguncularia racemosa (L.) Gaertn (k= 0.005±0.0003) (F= 3.7 p= 0.2 n= 108), differed significantly from that of A. germinans (k= 0.009 ± 0.0003) (F= 1.2 p= 0.2 n= 216) did not present significant differences. To reach T50 degradation, R. mangle and L. racemosa required more time (133 and 138 days, respectively) than A. germinans (74 days). Organic matter and soil humidity were significantly correlated with the decay constant of A. germinans (r= 0.65 p< 0.05 and r= 0.55 p< 0.05, respectively). Total nitrogen content was highest in the Pajaral site (2 683 mg.kg) and was also highly correlated with organic matter content (r= 0.9 p= 0.003). Total phosphorus content was highest in the Boca site (2 031 mg.kg) and was also negatively correlated with pH (r= -0.61 p= 0.004). In conclusion, differences in the rate of mangrove leaf degradation depend on the involved species (leaf composition), time of exposure or immersion in water (flooding patterns) and sediment heterogeneity (i.e., texture, pH, humidity content and bulk density). Rev. Biol. Trop. 66(2): 892-907. Epub 2018 June 01.

Atributos estructurales, productividad (hojarasca) y fenología del manglar en la Laguna Mecoacán, Golfo de México / Structural attributes, productivity (leaf litter) and mangrove phenology in Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico

Resumen Los manglares se distribuyen a lo largo de gradientes topográficos en zonas costeras, donde las variaciones en salinidad y períodos de inundación influyen en la composición y productividad primaria. En este estudio se evaluaron los atributos estructurales y producción de hojarasca de los manglares de la Laguna Mecoacán, Golfo de México. En seis sitios de monitoreo se determinó durante la segunda semana de julio 2014, la composición florística, el diámetro a la altura del pecho (DAP), altura, densidad del mangle adulto, juveniles, reclutas y plántulas. Además, se calcularon el área basal, índice de valor de importancia (IVI) y cobertura. Se tomaron muestras mensuales (noviembre 2014 a octubre 2015) de producción de hojarasca de las especies de mangle mediante trampas de captura, mientras que los parámetros físico-químicos de agua superficial, intersticial y subterránea fueron determinados mediante piezómetros. Los sitios de estudio en la Laguna Mecoacan se clasificaron en dos tipos fisonómicos: Borde (Boca, Aspoquero, Arrastradero y Pajaral) y cuenca (Cerros y Mojarrero). La densidad promedio del manglar fue de 2 870 árboles. ha-1. El área basal más alta se encontró en Pajaral (41.7 m-2. ha). Avicennia germinans (L.) Stearn presentó los valores más altos de IVI en todos los sitios. Se registró una cobertura media de 17.5 m2. Las especies mostraron zonación con los niveles de salinidad de agua intersticial; A. germinans con mayor densidad en áreas de alta salinidad (hipersalinas), mientras Laguncularia racemosa (L.) Gaertn y Rhizophora mangle L. en áreas de menor salinidad. La producción de hojarasca fue de 5.15 ton. ha-1. año-1, mostró una correlación positiva con la precipitación y alta correlación negativa con los niveles de salinidad y ORP intersticial y subterránea. Los resultados indican que la variabilidad en la composición, la estructura y la producción de hojarasca en la Laguna Mecoacán está determinada localmente por la capacidad de adaptación a las condiciones ambientales (precipitación, salinidad, potencial redox) de las especies presentes. Se recomienda establecer los sitios como parcelas permanentes de monitoreo y estimar la biomasa en pie y debajo del suelo para entender mejor la dinámica de nutrientes como una de las principales fuentes de energía in situ y exportado a zonas adyacentes.

Abstract Mangrove forests are distributed along the topographical gradients of coastal areas, where variations in salinity and flooding influence the composition and primary production of these forests. This study evaluated the structural attributes and production of leaf litter of mangrove species in Mecoacán Lagoon. We established six monitoring sites and studied the floristic composition, diameter at breast height (DBH), and density of adult, juvenile and recruited trees, as well as seedling density; additionally, the basal area, importance value index (IVI), and coverage were also calculated. Monthly samples (from November 2014 to October 2015) of the leaf litter production of different mangrove species, were collected using litter traps, and the physicalchemical parameters of surface, interstitial, and subterranean water were determined using piezometers. The study sites were classified into two physiognomic types: fringe (Boca, Aspoquero, Arrastradero, and Pajaral) and basin (Cerros and Mojarrero). The average density of mangrove trees was 2 870 trees. ha-1. The highest basal area was found in Pajaral (41.7 m2. ha-1). Avicennia germinans presented the highest IVI value in all sites. An average coverage of 17.5 m2 was recorded. The species were zoned with respect to interstitial salinity levels. A. germinans had a greater density in areas with high salinity (hypersaline) and Laguncularia racemosa and Rhizophora mangle in areas of lower salinity. The leaf litter production was 5.15 ton. ha-1. year-1 and showed a positive correlation with rainfall and a highly negative correlation with salinity level as well as with interstitial and subterranean oxidation redox potential (ORP). The results indicated that variability in the composition, structure, and production of leaf litter in Laguna Mecoacán is locally determined by the species capacity to adapt to environmental conditions (rainfall, salinity, redox potential). Several recommendations include the establishment of the sites evaluated in this study, as permanent monitoring areas and to estimate the above and belowground biomass, in order to understand the nutrient dynamics, as mangroves provide sources of energy both in situ and that may be exported to neighboring areas.

Estadios ninfales de Amnestus rugosus (Hemiptera: Cydnidae) / Immature stages of Amnestus rugosus (Hemiptera: Cydnidae)

ResumenEn México se han registrado 29 especies del género Amnestus, de las cuales, seis se encuentran en el estado de Veracruz. Se describen e ilustran las características morfológicas de los estadios inmaduros de A. rugosus, incluyendo notas sobre su biología y comportamiento. Las ninfas y adultos fueron recolectados en los remanentes de la vegetación riparia del bosque mesófilo en la cuenca del río La Antigua, Veracruz. El muestreo se realizó en la zona montañosa del centro del estado y en la parte media de la cuenca. Se seleccionaron 12 sitios ubicados en cinco municipios, y se realizaron muestreos en época de lluvias (julio) y en secas (abril); las muestras fueron procesadas en embudos de Berlese-Tullgren y Winkler. Se recolectaron y revisaron 419 ejemplares, 320 adultos y 99 ninfas de A. rugosus. El tamaño y coloración del cuerpo y los patrones de puntuación son las principales diferencias entre los estados inmaduros de A. rugosus, A. ficus y A. morelensis.A. rugosus representa un nuevo registro para Veracruz.

Abstract:In Mexico there are 29 species of Amnestus, of which six species are from Veracruz. The morphological features and illustrations of immature stages of A. rugosus are presented. Notes about the biology and behavior were included. The nymphal and adult stages of A. rugosus were found in remnants of riparian vegetation of the mesophilous forest in La Antigua river basin, Veracruz, Mexico. Twelve sites in five localities were selected and the specimens were sampled in rainy (July) and dry (April) seasons of 2012. The samples were processed in Berlese-Tullgren funnel and Winkler. A total of 419 individuals, 320 adults and 99 nymphs of A. rugosus were revised. The size and coloration of the body and punctuation patterns the immature stages of A. rugosus, A. ficus, and A. morelensis are the main differences among these species. A. rugosus is a first record from Veracruz. Rev. Biol. Trop. 65 (1): 31-39. Epub 2017 March 01.

La descomposición de la hojarasca como herramienta para evaluar la integridad funcional de ríos altoandinos del sur del Ecuador / Leaf-litter breakdown as a tool to assess the functional integrity of high Andean streams of Southern Ecuador

ResumenLas condiciones ecológicas de los ríos altoandinos tropicales estan amenazadas por numerosas actividades humanas que incluyen aquellas derivadas del cambio de la cobertura y uso del suelo de la cuenca. Para su evaluación se han propuesto protocolos que diagnostican el estado de la estructura pero no del funcionamiento de estos ecosistemas fluviales. En este trabajo se propone una herramienta de evaluación adaptada a las condiciones locales, incluyendo la metodología y los valores umbrales, utilizando el proceso de descomposición de la hojarasca como una medida del funcionamiento y salud de los ríos altoandinos del sur del Ecuador. Se seleccionaron 15 tributarios distribuidos en tres microcuencas (Mazán, Llaviuco y Matadero) dentro o en las adyacencias del Parque Nacional Cajas. En cada tributario se incubaron bolsas de descomposición elaboradas con dos tipos de malla (gruesa y fina) para separar la contribución de macroinvertebrados y microorganismos en el proceso. Como substrato vegetal se emplearon hojas de Alnus acuminata y Miconia bracteolata. Las bolsas fueron colocadas en los ríos y mantenidas durante 15, 28 y 64 días. Las tasas de descomposición (-K) fueron obtenidas a partir del período de tiempo en el cual se produjo la pérdida de aproximadamente el 50 % de la masa seca libre de ceniza. En cada período de recolección se determinaron parámetros físicos y químicos. Adicionalmente, se aplicaron los índices de calidad de ribera (QBR-And) y de habitat fluvial (IHF). Para la elaboración de los umbrales de condición funcional se utilizaron las métricas Ktotal y el cociente entre la tasa de descomposición en malla gruesa y malla fina (Kg/Kf). Para probar la sensibilidad de las métricas se emplearon métodos gráficos, Anova de una vía y se calculó la eficiencia discriminativa (ED) de las mismas. Los resultados del análisis de usos y coberturas del suelo revelaron un gradiente de intervención Matadero ≥ Llaviuco > Mazán. La composición de las variables ambientales de las corrientes de la microcuenca Mazán resultaron diferentes con respecto a las de Llaviuco y Matadero, cuyos valores parecen ser más semejantes entre sí. La evaluación de la calidad de ribera mediante el índice QBR-And muestra un gradiente importante desde valores muy bajos en las corrientes de Matadero (27.5), valores medios a altos en Llaviuco (66.5) y valores más altos en los tributarios de Mazán (87). Las tasas de descomposición de la hojarasca de los tributarios de la microcuenca del Río Mazán resultaron significativamente más rápidas que en los tributarios de los Ríos Matadero y Llaviuco para las hojas de A. acuminata pero no para las hojas de Miconia. La métrica Kg/Kf se consideró sensible y suficiente para discriminar los impactos en las áreas estudiadas. Los valores del cociente Kg/Kf resultaron significativamente mayores en Mazán en comparación a Llaviuco y Matadero, que no resultaron diferentes entre sí. Nuestros resultados apoyan la utilización del proceso de descomposición de la hojarasca como una herramienta adecuada para evaluar la condición ecológica funcional, complementando las evaluaciones estructurales, de los ríos altoandinos.

Abstract:The ecological condition of tropical Andean rivers are threatened by many human activities including changes in land use and cover in watersheds. Current protocols diagnose the structural condition of streams but not their function. In this study we proposed an assessment tool using the leaf-litter breakdown as a measure of the functional condition and health of high Andean streams in Southern Ecuador, including methodology and threshold values adapted to local conditions. We selected 15 streams in three micro-basins (Mazán, Llaviuco and Matadero) within or in the vicinity of Cajas National Park where we deployed litterbags for 15, 28 and 64 days. We used two types of mesh (coarse and fine) for the litterbags in order to separate the contribution of macro-invertebrates and microorganisms in the decomposition process and also tested two different leaf substrates: Alder (Alnus acuminata) and Miconia (Miconia bracteolata). In each collection period we determined physical and chemical parameters, applied the riparian quality index (QBR-And) and river habitat index (IHF). Decomposition rates (-k) were determined from the time period at which approximately 50 % ash-free mass would have been lost. We used Ktotal and the ratio of the rate of decomposition between coarse and fine mesh (Kg/Kf) to define the functional condition thresholds. To test the metrics sensitivity we used graphical methods, one-way ANOVA and discriminative efficiency (ED). The analysis of watershed land-use and cover showed a gradient of intervention: Matadero ≥ Llaviuco > Mazán. The composition of the environmental variables of Mazán streams were different with respect to Llaviuco and Matadero, whose values were similar to each other. The QBR-And index showed a significant gradient from very low levels in Matadero (27.5), moderately high values in Llaviuco (66.5) to high values in Mazán (87). Alder leaf-litter breakdown rates were significantly faster in Mazán than in Matadero and Llaviuco streams, while breakdown rates of Miconia were not significantly different among watersheds. The Kg/Kf ratio was significantly higher in Mazán compared to Llaviuco and Matadero, which did not differ. We consider the Kg/Kf metric sensitive enough to discriminate impacts in the studied areas. Our results support the use of the leaf-litter breakdown as an appropriate tool to assess functional ecological condition, complementing the structural assessments of these Andean rivers. Rev. Biol. Trop. 65 (1): 321-334. Epub 2017 March 01.

Detección de manganeso peroxidasa y otras exoenzimas en 4 aislamientos de Geastrum (Geastrales) en cultivo puro / Detection of manganese peroxidase and other exoenzymes in four isolates of Geastrum (Geastrales) in pure culture

Knowledge regarding the enzymatic machinery of fungi is decisive to understand their ecological role. The species of the genus Geastrum are known to grow extremely slowly in pure culture, which makes it difficult to evaluate physiological parameters such as enzyme activity. Qualitative assays were performed on isolates of four species of this genus, showing evidence of laccase, cellulase, pectinase, amylase and lipase activity and suggesting that a wide range of carbon sources can be exploited by these species. For the first time in this genus, quantitative assays verified manganese peroxidase activity (up to 0.6 mU/g) in 30-day old cultures, as well as laccase, β-glycosidase and β-xylosidase activities.

El conocimiento de la maquinaria enzimática de un hongo es decisivo para entender su rol ecológico. Las especies del género Geastrum son conocidas por su crecimiento extremadamente lento en cultivos puros, lo que hace difícil la evaluación de parámetros fisiológicos como las actividades enzimáticas. Se realizaron ensayos cualitativos sobre aislamientos de 4 especies de este género, mostrando evidencias de actividades lacasa, celulasa, pectinasa, amilasa y lipasa, mostrando el amplio rango de fuentes de carbono que pueden ser explotadas por estas especies. Ensayos cuantitativos verificaron por primera vez en este género la actividad manganeso peroxidasa (hasta 0,6 mU/g) en cultivos de 30 días, así como también β-glucosidasa y β-xilosidasa.

Nuevos registros de hongos anamórficos para Guatemala / New records of anamorph fungi from Guatemala

Los hongos anamorfos constituyen un grupo muy diverso microscópicos cuya forma de reproducción es asexual a través de conidios. Actúan como agentes de degradación de la materia vegetal en el suelo, lo cual es un proceso clave en el reciclaje de nutrientes. Debido a la importancia y al vacío de información que existe sobre estos hongos en Guatemala, en este trabajo se identificaron 12 especies, por medio de características microscópicas; luego de la extracción de las estructuras fúngicas desarrolladas en hojas, ramas y semillas recolectadas en una parcela de la Reserva Ecológica Cayalá de la Ciudad de Guatemala. El material de referencia está depositado en la colección de hongos anamorfos de la Micoteca de Macrohongos de Guatemala "Lic. Rubén Mayorga Peralta" (MICG)

Anamorphic fungi are a diverse group of microscopic fungi that reproduce asexually through conidia. They degrade plant debris on the soil, which is a key process in nutrients recycling. Because of its importance and the lack of information regarding to these fungi in Guatemala, In this article, 12 species were identified through microscopic characteristics, after extraction of fungal structures developed in leaves, twigs and seeds collected at the Cayalá Ecological Reserve in Guatemala City. Reference materials are placed at the anamorphic fungi collection at Micoteca de Macro hongos de Guatemala, "Dr. Ruben Mayorga Peralta" (MICG).

Producción espacial y temporal de hojarasca del manglar en la laguna Barra de Navidad, Jalisco, México / Spatial and temporal mangrove litter production in Barra de Navidad lagoon, Jalisco, México

ResumenLa laguna de Barra de Navidad es un humedal costero de importancia internacional (sitio RAMSAR) y está incluida entre los 81 sitios prioritarios de manglar de México. Una de las características de mayor valor de la laguna, es la presencia de bosques de mangle en buen estado de conservación. El objetivo de nuestro trabajo, fue medir la producción de hojarasca del manglar y los factores ambientales que pueden influir en su dinámica.El manglar fue dividido en siete zonas y las recolectas de hojarasca se realizaron mensualmente entre noviembre 2011 y octubre 2012, mediante recolectores cuadrados de 0.25 m2 construidos con malla de mosquitero (1 mm) y colocados a 1.3 m del suelo. De forma simultánea, se midieron varias variables abióticas en el agua intersticial recolectada en pozos permanentes en cada zona, mediante un Sistema Multi-Sonda, YSI-556-M. El valor total promedio de producción de hojarasca, según el área de cada zona, fue de 19.12 ± 1.23 gPS/m2.mes (2.29 t/ha.año). Esta baja productividad se atribuye al clima seco de la región y a la poca amplitud de las mareas. Avicennia germinans y Laguncularia racemosa produjeron poco más del 80 % de toda la hojarasca, mientras que Rhizophora mangle sólo contribuyó con el 16 % y Conocarpus erectus< 4%. Existe una correlación significativa entre las variables abióticas del sustrato (principalmente la salinidad y la profundidad del agua intersticial) y la cantidad de hojarasca producida. Se concluye que, existen variaciones espaciales significativas en las variables abióticas del sustrato que se correlacionan con diferencias en la composición por especies del manglar y que, junto con las etapas de los ciclos vitales de esas especies, generan variaciones significativas en la cantidad y composición de la hojarasca producida. La investigación futura se enfocará en la cuantificación de las variaciones espaciales de la estructura del bosque y su relación con la producción de hojarasca.

AbstractBarra de Navidad lagoon is a coastal wetland of international importance (Ramsar site) and it is included among the 81 Mexican mangrove priority sites. One of the most valued characteristics of this lagoon is the presence of mangrove forest in a good conservation state. The goal of our research was the measurement of mangrove litter production and environmental factors influencing its dynamics. The mangrove area was divided into seven zones and litterfall was monthly sampled from November 2011 to October 2012 using 0.25 m2 square collectors made with mosquito mesh (1 mm) and positioned at 1.3 m above the ground. Abiotic variables of the interstitial water were measured simultaneously at each zone in permanent plots using a multi-parameter probe, YSI-556-M. Total mean value of litterfall production, weighted by zone surface, was 19.12 ± 1.23 gPS/m2.mo (2.29 t/ha.year). This low productivity is a consequence of the region's dry climate and low tide range. The species Avicennia germinans and Laguncularia racemosa produced more than 80 % of total litterfall, while Rhizophora mangle contributed only 16 % and Conocarpus erectus < 4 %. A significant correlation between litterfall production and abiotic variables was found (e.g. salinity and interstitial water depth). We concluded that there are significant spatial variations in soil abiotic variables which are correlated with differences in mangrove species composition, and produce, together with the life cycles stages of those species, significant variations in the quantity and composition of litterfall. Future research will be focused on quantifying spatial variations in forest structure and their relationship with litterfall production.

Descomposición de hojarasca en seis arroyos de Bosque Mesófilo de Montaña en la cuenca alta del río La Antigua, Veracruz, México

Leaf litter decomposition in six Cloud Forest streams of the upper La Antigua watershed, Veracruz, Mexico. Leaf litter decomposition is an important stream ecosystem process. To understand factors controlling leaf decomposition in cloud forest in Mexico, we incubated leaf packs in different streams along a land use cover gradient for 35 days during the dry and wet seasons. We assessed relations between leaf decomposition rates (k), stream physicochemistry, and macroinvertebrates colonizing leaf packs. Physicochemical parameters showed a clear seasonal difference at all study streams. Leaves were colonized by collector-gatherer insects, followed by shredders. Assessment of factors related to k indicated that only forest cover was negatively related to leaf decomposition rates. Thus stream physicochemistry and seasonality had no impact on decomposition rates. We concluded that leaf litter decomposition at our study streams is a stable process over the year. However, it is possible that this stability is the result of factors regulating decomposition during the different seasons and streams. Rev. Biol. Trop. 62 (Suppl. 2): 111-127. Epub 2014 April 01.

Para muchos arroyos, la hojarasca proveniente de la zona ribereña es la base de las redes tróficas, por lo cual el proceso de descomposición de la hojarasca es de gran importancia para el funcionamiento de estos ecosistemas. Con el fin de conocer los factores que afectan la descomposición de la hojarasca en arroyos del bosque mesófilo de montaña (BMM), se utilizaron paquetes de hojarasca durante 35 días. Seis arroyos con un gradiente de perturbación fueron estudiados en la época seca y lluviosa. Se determinó la relación entre la tasa de descomposición de la hojarasca (k), con algunos parámetros fisicoquímicos del cuerpo de agua y los macroinvertebrados colonizadores de los paquetes. Los factores fisicoquímicos mostraron una separación de los cuerpos de agua según la época a través de un Análisis de Componentes Principales (ACP). De los insectos colonizadores de los paquetes de hojarasca, el grupo funcional de los recolectores fue el más abundante, seguido por los fragmentadores. Solo se encontró una relación negativa entre la k y el porcentaje de cobertura boscosa (p=0.04) al realizar una regresión múltiple por pasos en la que se incluyeron algunos parámetros fisicoquímicos, el porcentaje de cobertura boscosa y las abundancias promedio de los insectos fragmentadores y no fragmentadores. La descomposición de la hojarasca en los arroyos estudiados parece ser un proceso estable a lo largo del año, aunque los factores responsables por la regulación pueden diferir en las distintas épocas.

Effects of insect and decapod exclusion and leaf litter species identity on breakdown rates in a tropical headwater stream

High species richness of tropical riparian trees influences the diversity of organic detritus entering streams, creating temporal variability in litter quantity and quality. We examined the influence of species of riparian plants and macroinvertebrate exclusion on leaf-litter breakdown in a headwater stream in the Luquillo Mountains of Puerto Rico. Leaf litter of Dacryodes excelsa (Burseraceae), Guarea guidonia (Meliaceae), Cecropia scheberiana (Moraceae), Manilkara bidentata (Sapotaceae), and Prestoea acuminata (Palmae) were incubated in litter bags in a pool of Quebrada Prieta. Fine mesh bags were used to exclude macroinvertebrates during leaf breakdown, and coarse mesh bags allowed access to decapod crustaceans (juvenile shrimps and crabs) and aquatic insects (mainly mayflies, chironomids, and caddisflies). D. excelsa and G. guidonia (in coarse- and fine-mesh bags) had significantly higher breakdown rates than C. scheberiana, M. bidentata, and P. acuminata. Breakdown rates were significantly faster in coarse-mesh bag treatments for all leaf types, thus indicating a positive contribution of macroinvertebrates in leaf litter breakdown in this headwater stream. After 42 days of incubation, densities of total invertebrates, mayflies and caddisflies, were higher in bags with D. excelsa and G. guidonia, and lower in P. acuminata, C. scheberiana y M. bidentata. Decay rates were positively correlated to insect densities. Our study highlights the importance of leaf identity and macroinvertebrate exclusion on the process of leaf litter breakdown in tropical headwater streams. Rev. Biol. Trop. 62 (Suppl. 2): 143-154. Epub 2014 April 01.

La gran variedad de especies vegetales junto a los ríos tropicales afecta la diversidad de detritos orgánicos que llegan a los arroyos, creando variaciones temporales en cantidad y calidad de hojarasca. Examinamos la influencia de las especies vegetales y de la exclusión de macroinvertebrados sobre la descomposición de hojarasca en la parte alta de un arroyo en las montañas Luquillo de Puerto Rico. Incubamos hojarasca de Dacryodes excelsa (Burseraceae), Guarea guidonia (Meliaceae), Cecropia scheberiana (Moraceae), Manilkara bidentata (Sapotaceae) y Prestoea acuminata (Palmae) en bolsas descomposición que colocamos en una poza de Quebrada Prieta. Usamos bolsas de malla fina para excluir los macroinvertebrados y de malla gruesa para permitir la entrada a crustáceos decápodos (camarones y cangrejos jóvenes) e insectos acuáticos (principalmente efemerópteros, quironómidos y tricópteros). D. excelsa y G. guidonia (en ambos tipos de malla) tuvieron tasas de descomposición más altas que C. scheberiana, M. bidentata y P. acuminata. La descomposición fue más rápida para todas las especies de hoja con la malla gruesa, resaltando el papel de los descomponedores en este hábitat. Tras 42 días de esta incubación, las densidades totales de invertebrados, efemerópteros y tricópteros fueron mayores en las bolsas con hojas de D. excelsa y G. guidonia, e inferiores en P. acuminata, C. scheberiana y M. bidentata. A mayor densidad de insectos hubo mayor tasa de descomposición. Nuestros resultados indican la importancia de la especie de las hojas y de la presencia de macroinvertebrados en el proceso de descomposición de hojarasca en partes altas de arroyos tropicales.

Leaf litter mas loss rates and associated faun of tree species commonly used in neotropical riparian reforestation / Tasas de pérdida de masa de la hojarasca y fauna asociada en especies de árboles comúnmente utilizados en la reforestación de riberas neotropicales

A signature of globalization is the prevalence of exotic trees along reforested urban and rural riparian zones in the Neotropics, but little is known about the instream processing of its leaf litter. In this study, leaf litter breakdown rates were measured during 35 days using mesh bags within a reference headwater stream for seven exotic and three native tree species commonly used in urban and rural reforestation. Artocarpus altilis, Schefflera actinophylla and Terminalia catappa scored the highest mass loss rates (>85 %; mean life: t50.

Una de las señales más evidentes de la globalización es la prevalencia de especies de árboles exóticos a lo largo de las zonas ribereñas urbanas y rurales del Neotrópico, pero poco se sabe sobre el procesamiento de su hojarasca dentro de las quebradas. En este estudio se midieron las tasas de pérdida de masa de la hojarasca usando bolsas de angeo en una quebrada de referencia durante 35 días, para siete especies exóticas y tres nativas comúnmente usadas en la reforestación urbana y rural. Artocarpus altilis, Schefflera actinophylla y Terminalia catappa obtuvieron las mayores tasas de pérdida de masa (>85 %; vida media: t50.

Ecología reproductiva de Geobatrachus walkeri (Anura: Srabomantidae) / Reproductive ecology of Geobatrachus walkeri (Anura: Strabomantidae)

Geobatrachus walkeri is a frog that belongs to a monotypic genus and is endemic to the Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia. The species inhabits different microhabitats between 2 000 to 3 500m altitude, including the leaf litter of a pine plantation. To understand its reproductive ecology, we conducted eight frog samplings, covering the rainy and dry seasons, and two habitat types (secondary native forest and pine plantation) during 2010-2011. For this study, we also included data obtained from five previous similar samplings undertaken during 2008-2009. The pine leaf litter was the main microhabitat where frogs were found; we heard choruses of six-ten calling males during all sampled months, and observed the frogs having diurnal and nocturnal activity. Regardless of the year of study, the population consisted of neonates recruited several times of the year, a large number of juveniles with a wide range of body sizes, and fewer adults with a narrower range of body size. The histological analyses of the gonads showed that the size at maturity was near 18mm SVL for males and females, and those adult males and females were reproductive active during all sampling months, suggesting a continuous reproductive activity pattern. However, during the dry season, the seminiferous tubules showed a drastically diminished spermatic epithelium although containing abundant luminal spermatozoa, which suggest a reduction in the sperm production at the end of this season. Similarly, frogs of all age categories were significantly more abundant during the early dry season, whereas were significantly less abundant with the advancement of the dryness suggesting that the intensity of the dry season could temporally stop the activity and reproduction of this population.

Geobatrachus walkeri es una rana que pertenece a un género monotípico y es endémica de la Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia. La especie habita en diferentes microhábitats entre los 2 000 y 3 500m de altitud, incluyendo la hojarasca de una plantación de pinos. Para entender su ecología reproductiva se realizaron ocho muestreos de individuos, que abarcaron las estaciones de lluvias y de sequía y dos tipos de hábitats (bosque secundario y plantación de pino) durante 2010-2011. También se incluyeron los datos de cinco muestreos similares obtenidos previamente durante el período 2008-2009. El principal microhábitat donde las ranas se encontraron fue la hoja-rasca de pino, allí escuchamos coros de seis-diez machos durante todos los meses muestreados, y observamos que las ranas tienen actividad diurna y nocturna. Sin importar el año de estudio, la población se compone de neonatos reclutados en varios meses del año, un gran número de juveniles con un amplio rango de tamaños corporales, y un menor número de adultos con un rango más reducido de tamaño corporal. Los análisis histológicos de las gónadas mostraron que el tamaño a la madurez se adquiere cerca de los 18mm LRC para machos y hembras, y que los machos y hembras adultos fueron reproductivos durante todo el muestreo, lo que sugiere un patrón continuo de actividad reproductiva. Sin embargo, durante la estación seca, los túbulos seminíferos presentan un epitelio espermático drásticamente disminuido, aunque contienen abundantes espermatozoides luminales, lo que sugiere una reducción en la producción de espermatozoides en el final de la estación seca. Del mismo modo, las ranas de todas las categorías de edad fueron significativamente más abundantes durante el inicio de la estación seca, mientras que fueron significativamente menos abundantes con el avance de la sequedad, lo que sugiere que una mayor intensidad de la temporada de sequía podría detener temporalmente la actividad y la reproducción en esta población.

Shredders are abundant and species-rich in tropical continental-island low-order streams: Gorgona Island, Tropical Eastern Pacific, Colombia / Trituradoras son abundantes y ricas en especies en corrientes de bajo orden de islas continentales tropicales: Isla Gorgona, Pacífico Oriental Tropical, Colombia

Macroinvertebrate shredders may have been overlooked in tropical streams due to the geographical bias of early studies, methodological limitations, and the complex influences of local-scale factors. While shredders seem to be scarce in most oceanic island streams, we here test if they are abundant in a continental island. Gut content analyses of benthic macroinvertebrates were used to identify shredding taxa in streams located in different types of forest in Gorgona Island (Tropical Eastern Pacific). General dietary overlap (GO) was quantified and relative biomass, relative frequency and the leaf litter percentage in the guts were used to establish the relative importance of each taxon in the shredding guild. Various indices were used to identify the spatial arrangement (i.e. contagious or random) of each taxon and shredding guild among streams. We identified 31 shredding taxa that were divided into specialist-shredders (14 taxa), generalist-shredders (10), and collector-shredders (7). There was a complete GO (0.75, p<0.001) for the guild. Cockroaches (Epilampra) were the most represented shredders due to the greatest contribution to guild total biomass and to the highest content of leaf litter in their guts. These organisms were more important than shrimps and crabs in terms of abundance and biomass in leaf pack samples. Potimirin shrimps ranked second and Stenochironomus midges ranked third. Among aquatic insects, other secondarily important species were Leptohyphes (Ephemeroptera), Macrelmis, Anchytarsus and Tetraglosa (Coleoptera). Ten taxa exhibited contagious spatial pattern and twenty-one exhibited a random distribution. Resource distribution (i.e., leaf packs) between streams was random too. The guild was contagiously distributed, but this result could be highly influenced by the taxa with contagious distribution. Mean abundance, richness and mean biomass of shredders were not significantly correlated with any of the environmental variables measured. Three factors seemly explain the high richness and abundance of shredders in Gorgona Island: (1) its continental origin, (2) its current proximity to the continent (35 km), and (3) the high diversity and availability of leaf litter and woody debris inputs to the streams. Although crabs, shrimps, aquatic insects and semiaquatic-cockroaches coexisted in Gorgona Island, the latter were the most important leaf litter shredders in terms of biomass. Rev. Biol. Trop. 62 (Suppl. 1): 85-105. Epub 2014 February 01.

Existe la posibilidad de que los macroinvertebrados fragmentadores hayan sido subvalorados en las quebradas tropicales debido al sesgo geográfico de los estudios realizados, a limitaciones metódicas y a la influencia de factores de escala local. A pesar de que los fragmentadores son escasos en las quebradas de islas oceánicas, hipotetizamos que son abundantes en Isla Gorgona. Los análisis de contenidos estomacales de estos organismos se usaron para identificar los taxones fragmentadores colectados en quebradas con diferentes tipos de bosque. Se cuantificaron el índice general de sobreposición dietaria (GO por su siglas en inglés), y el índice de valor de importancia de cada taxón en el gremio (con base en biomasa relativa, frecuencia relativa y proporción de tejido vegetal en los contenidos estomacales). El arreglo espacial de cada taxón y el del gremio entre quebradas (i.e., contagioso o aleatorio) se determinó a partir de varios índices. Se identificaron 31 fragmentadores, los cuales se dividieron en especialistas (14 taxones), generalistas (10) y colectores-fragmentadores (7). Hubo un GO completo del gremio (0.75, p<0.001). Debido a su alta contribución de biomasa y de abundancia al gremio, y a la elevada proporción de tejido vegetal consumido, las cucarachas (Epilampra) fueron los fragmentadores-especialistas más representativos, superiores incluso a camarones y cangrejos. El camarón Potimirin fue el segundo taxón más importante seguido por el díptero Stenochironomus. Entre los insectos acuáticos, otros taxones de importancia secundaria fueron Leptohyphes (Ephemeroptera), Macrelmis, Anchytarsus y Tetraglosa (Coleoptera). Diez taxones mostraron un patrón espacial de contagio, y 21 se organizaron aleatoriamente, al igual que los recursos (i.e., “paquetes” de hojarasca). Aunque el gremio se organizó contagiosamente, estos resultados pudieron estar altamente influenciados por los taxones con distribución del mismo tipo. No se encontraron correlaciones significantes entre la abundancia media, la riqueza y la biomasa media con ninguna de las variables ambientales. Tres factores explicaron la alta riqueza y la abundancia de los fragmentadores en Isla Gorgona: (1) el origen continental, (2) su proximidad al continente (35km), y (3) la alta diversidad y disponibilidad de hojarasca y de desechos de madera dentro de las quebradas. Aunque cangrejos, camarones, insectos acuáticos y cucarachas-semiacuáticas coexistieron en la isla, estas últimas fueron, en términos de biomasa, los fragmentadores más importantes.

Dinámica de nutrientes en plantaciones forestales de Azadirachta indica (Meliaceae) establecidas para restauración de tierras degradadas en Colombia / Nutrient dynamics in forest plantations of Azadirachta indica (Meliaceae) established for resto- ration of degraded lands in Colombia

Azadirachta indica is a tree species which use is steadily increasing for restoration of tropical and subtropical arid and degraded lands throughout the world. The objective of this research study was to evaluate the potential of these plantations as an active restoration model for the recovery of soils under desertification in arid lands of Colombia. Litter traps and litter-bags were installed in twenty 250m² plots. Green leaves and soil samples inside and outside this species plantations were taken, and their elemental concentrations were determined. Litterfall, leaf litter decomposition and foliar nutrient resorption were moni- tored for one year. The annual contributions of organic material, such as fine litterfall, represented 557.54kg/ha, a third of which was A. indica leaves. The greatest potential returns of nutrients per foliar litterfall were from Ca (4.6kg/ha) and N (2.4kg/ha), and the smallest potential returns came from P (0.06kg/ha). A total of 68% of the foliar material deposited in litter-bags disappeared after one year. The greatest release of nutrients was that of K (100%), and the least was that of N (40%). P was the most limiting nutrient, with low edaphic availability and high nutrient use efficiency from Vitousek´s index (IEV=3176) and foliar nutrient resorption (35%). Despite these plantations are young, and that they have not had forestry management practices, as an active restoration model, they have revitalized the biogeochemical cycle, positively modifying the edaphic parameters according to the increases in organic material, P and K of 72%, 31% and 61%, respectively. Furthermore, they improved the stability of aggregates and the microbe respiration rates. The forest plantation model with exotic species has been opposed by different sectors; however, it has been acknowledged that these projects derive many benefits for the restoration of biodiversity and ecosystemic functions. The conditions of severe land degradation demand the initial use of species, such as A. indica, that can adapt quickly and successfully, and progressively reestablish the biogeochemical cycle.

Azadirachta indica A. Juss (Nim) ha sido ampliamente empleada en procedimientos de restauración, por lo tanto se evaluó el potencial de sus plantaciones para restaurar tierras secas degradadas por sobrepastoreo, vía reactivación del ciclo biogeoquímico. En 20 parcelas de 250m², se instalaron trampas de hojarasca y litter-bags. Se tomaron muestras de hojas maduras y de suelos dentro y fuera de las plantaciones, y se determinaron sus contenidos elementales. Fueron monitoreados la caída de hojarasca, la descomposición de hojarasca y la reabsorción de nutrientes foliares durante un año. Los aportes anuales de hojarasca fina representaron 557.54kg/ha (33% hojas de Nim). Los mayores retornos potenciales de nutrientes vía foliar fue- ron de Ca (4.6kg/ha) y N (2.4kg/ha) y los menores de P (0.06kg/ha). El 68% del material se descompuso tras un año. La mayor liberación de nutrientes fue de K (100%) y la menor de N (40%). El P fue el nutriente más limitante, con baja disponibilidad edáfica y alta eficiencia en su uso según el Índice de Vitousek (IEV=3 176) y la reabsorción foliar (35%). Estas plantaciones juveniles demostraron efectividad en la reactivación del ciclo biogeoquímico, que mejoraron parámetros edáficos, según incrementos de materia orgánica, P y K; 72%, 31% y 61%, respectiva- mente. Además mejoraron la estabilidad de agregados y las tasas de respiración microbiana.

Dynamics of leaf litter humidity, depth and quantity: two restoration strategies failed to mimic ground microhabitat conditions of a low montane and premontane forest in Costa Rica

Little is known about how restoration strategies affect aspects like leaf litter’s quantity, depth and humidity. I analyzed leaf litter’s quantity, depth and humidity yearly patterns in a primary tropical lower montane wet forest and two restored areas: a 15 year old secondary forest (unassisted restoration) and a 40 year old Cupressus lusitanica plantation (natural understory). The three habitats are located in the Río Macho Forest Reserve, Costa Rica. Twenty litter samples were taken every three months (April 2009-April 2010) in each habitat; humidity was measured in 439g samples (average), depth and quantity were measured in five points inside 50x50cm plots. None of the restoration strategies reproduced the primary forest leaf litter humidity, depth and quantity yearly patterns. Primary forest leaf litter humidity was higher and more stable (x=73.2), followed by secondary forest (x=63.3) and cypress plantation (x=52.9) (Kruskall-Wallis=77.93, n=232, p=0.00). In the primary (Kruskal-Wallis=31.63, n=78, p<0.001) and secondary (Kruskal-Wallis=11.79, n=75, p=0.008) forest litter accumulation was higher during April due to strong winds. In the primary forest (Kruskal-wallis=21.83, n=78, p<0.001) and the cypress plantation (Kruskal-wallis=39.99, n=80, p<0.001) leaf litter depth was shallow in October because heavy rains compacted it. Depth patterns were different from quantity patterns and described the leaf litter’s structure in different ecosystems though the year.

Poco se sabe acerca de cómo las estrategias de restauración afectan aspectos como la cantidad, profundidad y humedad de la hojarasca. Se analizaron estas variables en un bosque tropical húmedo montano bajo, considerado bosque primario y dos áreas restauradas: un bosque secundario de 15 años (restauración natural) y una plantación de Cupressus lusitanica de 40 años con sotobosque restaurado naturalmente. Los sitios estudiados se ubican en la reserva forestal Río Macho, Costa Rica. Los muestreos se realizaron cada tres meses (abril 2009-abril 2010). En cada ocasión se escogieron al azar 20 cuadrículas de 50x50cm de las que se recogió 439g en promedio de hojarasca para medir la humedad por diferencia entre peso seco y húmedo. En cada cuadrícula se midió la profundidad y cantidad de hojarasca haciendo un promedio de cinco puntos. La cantidad se midió con el número de hojas ensartadas en un picahielos. La profundidad se midió con una regla metálica. Ninguna de las técnicas de restauración reproduce los patrones anuales del bosque primario en cuanto a la humedad, profundidad y cantidad de hojarasca. La humedad de la hojarasca del bosque primario es mas alta y estable ( =73.2), seguida por el bosque secundario ( =63.3) y el cipresal ( =52.9) (Kruskall-Wallis=77.93, n=232, p=0.00). La cantidad de hojarasca acumulada en el bosque primario (Kruskal-Wallis=31.63, n=78, p<0.001) y el secundario (Kruskal-Wallis=11.79, n=75 p=0.008) es mayor en abril debido a los fuertes vientos. La profundidad de la hojarasca del bosque primario (Kruskal-wallis=21.83, n=78, p<0.001) y en el cipresal (Kruskal-wallis=39.99, n=80, p<0.001) es menor durante octubre debido a que los fuertes aguaceros la compactan. Los patrones de cantidad y profundidad de la hojarasca presentan diferencias, que describen la estructura de la hojarasca en diferentes ecosistemas a lo largo del año.

Eficiencia en e retorno potencial de nutriente vía hojarasca de un bosque troopical de ribera. sierra nevada de santa marta Colombia / Efficient Way Back Litter Nutrient Potential of a Tropical Forest Ofbank. Sierra Nevada of Santa Marta Colombia

En tres formaciones vegetales representativos de la ribera del río Gaira, (bosque muy húmedo subtropical (bmh-ST), bosque húmedo subtropical (bh-ST) y monte espinoso tropical (me-T)), fueron medidos durante un período de seis meses (lluvioso y seco) los flujos de los nutrientes nitrógeno (N) y fósforo (P) a través de la hojarasca. Las concentraciones de estos nutrientes fueron semejantes en las tres formaciones vegetales (1,71% N y 0,12% P para el bh-ST; seguidos por el me-T con 1,50% N y 0,10% P y el bmh-ST con 1,39% N y 0,08% P), presentándose las diferencias más notorias para N, siendo el bh-ST establecidos en el tramo medio de la cuenca el que presentó las concentraciones más elevadas. Los mayores retornos de biomasa y nutrientes se presentaron en el bh-ST y el me-T establecidos en el tramo medio y bajo de la cuenca. La hojarasca mostró alta concentración de N y consecuentemente, dados los altos valores de producción de las diferentes fracciones, un retorno potencial alto de N ( 78,6 kg ha-1 año-1). P presentó una concentración foliar con un retorno potencial de 4,9 kgha1año-1y altos valores en los índices de eficiencia de uso (IEV: 2888,5) y la reabsorción foliar (ERN: 98,2), fue el nutriente más limitante.

In three representative forests along the river Gaira, (subtropical wet forest, subtropical moist forest and tropical thorn mount), were measured over six months (wet and dry seasons) fluxes of nitrogen and phosphorus through the litter. Concentrations of nutrients (nitrogen and phosphorus) in the litter were relatively similar in the three Nevada de Santa Marta Colombia. Fuentes, Rodríguez. vegetation types (1.71% N and 0.12% P for the subtropical moist forest, followed by the tropical thorn mount with 1.50% N and 0.10% P and the subtropical wet forest with 1.39% N and 0.08% P), with the most significant differences found for nitrogen, which is the major nutrient with the absolute maximum in the subtropical rain forest set in the middle stretch of the basin. The greatest returns on biomass and nutrients occurred in the subtropical moist forest and tropical thorn mount set in the middle and lower reaches of the basin. The leaves showed high concentration of N and consequently, given the high production values of the different fractions, a high potential return of N ( 78.6 kg ha-1 yr-1). The foliar P concentration showed a potential return of 4.9 kgha1año-1 and high values of the indices of efficiency in their use (IEV:2888.5) and foliar resorption (ERN: 98.2), was the nutrient most limiting.

Nutrient fluxes in litterfall of a secondary successional alluvial rain forest in Southern Brazil

During forest succession, litterfall nutrient fluxes increase significantly. The higher inputs of organic matter and nutrients through litterfall affects positively soil fertility and the species composition, which are essential components in forest restoration and management programs. In the present study, the input of nutrients to the forest soil via litterfall components was estimated for two sites of different development stages, in an early successional alluvial rain forest in Brazil. Litterfall returned to the soil, in kg/ha, ca. 93 N, 79 Ca, 24 K, 15 Mg, 6 P, 1.7 Mn, 0.94 Fe, 0.18 Zn, 0.09 Cu and 11.2 Al, in the site where trees were more abundant and had higher values of basal area. In the other area, where trees where less abundant and values of basal area were comparatively low, litterfall returned <50% of those amounts to the forest soil, except for Al. The amount of Al that returned to the soil was similar in both areas due to the high contribution of Tibouchina pulchra (82% of Al returned). Comparatively, high proportion of three dominant native tree species (Myrsine coriacea, T. pulchra and Cecropia pachystachya) explained better litter nutrient use efficiency (mainly N and P) in the site with the least advanced successional stage. Although litterfall of these species show lower nutrient concentrations than the other tree species, their nutrient fluxes were high in both sites, indicating a certain independence from soil essential nutrients. Such feature of the native species is very advantageous and should be considered in forest restoration programs. Rev. Biol. Trop. 59 (4): 1869-1882. Epub 2011 December 01.

Durante la sucesión secundaria forestal, el flujo de nutrientes en la hojarasca se incrementa significativamente. Los altos ingresos de materia orgánica y nutrientes a través de la hojarasca afecta positivamente la fertilidad del suelo y la composición de especies, las cuales son componentes esenciales para programas de restauración forestal y de manejo. En el presente estudio, el ingreso de nutrientes a través de la hojarasca y sus componentes fueron estimados para dos sitios de una selva lluviosa atlántica aluvial en sucesión temprana. La cantidad anual de elementos que ingresan al suelo desde la vegetación más desarrollada (sitios con alta área basal y abundancia de árboles) fueron (en kg/ha): 93 N, 79 Ca, 24 K, 15 Mg, 6 P, 1.7 Mn, 0.94 Fe, 0.18 Zn, 0.09 Cu y 11.2 Al. Menos de la mitad de esas cantidades fueron aportadas por la vegetación menos desarrollada, excepto para el Al. La cantidad de Al aportada a este sitio fue similar a la contribución de la vegetación más desarrollada, debido a la contribución de: Tibouchina pulchra (82% de todo el Al aportado). La eficiencia en el uso de nutrientes de la hojarasca (principalmente de N y P) de la vegetación menos desarrollada fue superior a la eficiencia de una más desarrollada, debido a la alta proporción de tres especies nativas dominantes (Myrsine coriacea, Tibouchina pulchra y Cecropia pachystachya) en la primera. Si bien la hojarasca de esas especies presenta menor concentración de nutrientes que las otras especies arbóreas, el flujo de nutrientes fue mayor (para ambos sitios), marcando una cierta independencia de los nutrientes esenciales del suelo. Las cantidades de esas especies deberían ser consideradas con mayor atención para su uso en programas de restauración forestal.

Ciclos biogeoquímicos en bosques naturales y plantaciones de coníferas en ecosistemas de alta montaña de Colombia

Biogeochemical cycles in natural forest and conifer plantations in the high mountains of Colombia. Plant litter production and decomposition are two important processes in forest ecosystems, since they provide the main organic matter input to soil and regulate nutrient cycling. With the aim to study these processes, litterfall, standing litter and nutrient return were studied for three years in an oak forest (Quercus humboldtii), pine (Pinus patula) and cypress (Cupressus lusitanica) plantations, located in highlands of the Central Cordillera of Colombia. Evaluation methods included: fine litter collection at fortnightly intervals using litter traps; the litter layer samples at the end of each sampling year and chemical analyses of both litterfall and standing litter. Fine litter fall observed was similar in oak forest (7.5Mg ha/y) and in pine (7.8Mg ha/y), but very low in cypress (3.5Mg ha/y). Litter standing was 1.76, 1.73 and 1.3Mg ha/y in oak, pine and cypress, respectively. The mean residence time of the standing litter was of 3.3 years for cypress, 2.1 years for pine and 1.8 years for oak forests. In contrast, the total amount of retained elements (N, P, S, Ca, Mg, K, Cu, Fe, Mn and Zn) in the standing litter was higher in pine (115kg/ha), followed by oak (78kg/ha) and cypress (24kg/ha). Oak forests showed the lowest mean residence time of nutrients and the highest nutrients return to the soil as a consequence of a faster decomposition. Thus, a higher nutrient supply to soils from oaks than from tree plantations, seems to be an ecological advantage for recovering and maintaining the main ecosystem functioning features, which needs to be taken into account in restoration programs in this highly degraded Andean mountains. Rev. Biol. Trop. 59 (4): 1883-1894. Epub 2011 December 01.

La caída y descomposición de hojarasca representan los principales ingresos de materia orgánica y nutrientes a los ecosistemas forestales. Se estudiaron la caída y acumulación de hojarasca fina y el retorno de nutrientes, en un robledal (Quercus humboldtii) y en plantaciones de pino (Pinus patula) y ciprés (Cupressus lusitanica) en tierras altas de Colombia. La caída de hojarasca fina fue similar entre el robledal (7.5Mg/ha.a) y el pinar (7.8Mg/ha.a), y muy inferior en el cipresal (3.5Mg/ha.a). El mantillo representó 1.76, 1.73 y 1.3Mg/ha.a en el robledal, pinar y cipresal, respectivamente. El tiempo medio de residencia (TMR) del mantillo siguió la secuencia: cipresal (3.3 años)>pinar (2.1 años)>robledal (1.8 años). La cantidad de nutrientes retenidos en el mantillo siguió la secuencia: pinar (115kg/ ha)>robledal (78kg/ha)>cipresal (24kg/ha). Los menores TMR de nutrientes se presentaron para la hojarasca foliar del robledal, en su mayoría inferiores a 1.0 años. En términos de la función ecosistémica en el robledal los procesos estudiados son muy superiores vía provisión de nutrientes al suelo y regulación de los ciclos biogeoquímicos, aspectos que deben ser considerados previa implementación de programas de repoblamiento forestal.

Restauración ecológica de bosques tropicales en Costa Rica: efecto de varios modelos en la producción, acumulación y descomposición de hojarasca

Tropical forest restoration in Costa Rica: the effect of several strategies on litter production, accumulation and decomposition. Tropical forest restoration strategies have the potential to accelerate the recovery of the nutrient cycles in degraded lands. Litter production and its decomposition represent the main transfer of organic material and nutrients into the soil substrate. We evaluated litter production, accumulation on the forest floor, and its decomposition under three restoration strategies: plantation (entire area planted with trees), island (trees planted in patches of three different sizes) and control (natural regeneration) plots. We also compared restoration strategies to young secondary forest (7-9yr). Restoration treatments were established in 50x50m plots in June 2004 at six sites in Southern Costa Rica. Planted tree species included two native timber species (Terminalia amazonia and Vochysia guatemalensis) interplanted with two N fixers (Erythrina poeppigiana and Inga edulis). Litter was collected every 15 days between September 2008 and August 2009 in 12 0.25m² litter traps distributed within each plot; litter that accumulated on the soil surface was collected at four locations (0.25m² quadrats) within each plot in February and May 2009. Total litter production in plantation (6.3Mg/ha) and secondary forest (7.3Mg/ha) did not differ, but were greater than in islands (3.5Mg/ha) and control (1.4Mg/ha). Plantation had greatest accumulation of litter on the soil surface (10.6Mg/ha) as compared to the other treatments (SF=7.2; I=6.7; C=4.9). Secondary forest was the only treatment with a greater annual production of litter than litter accumulation on the soil surface. Carbon storage in litter was similar between plantation and secondary forest, and significantly greater than the other treatments. No differences were found for carbon concentration and storage in the soil among treatments. There was also high variability in the production and accumulation of litter and carbon among sites. Active restoration treatments accelerated the production of litter and carbon storage in comparison to areas under natural recovery. However, the nutrient cycle has not necessarily been restored under these conditions, as high litter accumulation on the soil surface indicates a low decomposition rate, which slows nutrient return to the soil. Rev. Biol. Trop. 59 (3): 1323-1336. Epub 2011 September 01.

Estrategias de restauración tienen el potencial de acelerar el restablecimiento del ciclo de nutrientes en áreas degradadas. En este estudio, se evaluó la producción de hojarasca, su acumulación y descomposición bajo tres tratamientos: plantación (toda la superficie plantada); islas (árboles sembrados en parches de tres tamaños) y testigo (regeneración natural). También se compararon bosques secundarios jóvenes (7-9 años). Los tratamientos fueron establecidos en parcelas de 50x50m en junio 2004 en seis sitios en el sur de Costa Rica. Las especies introducidas fueron dos maderables (Terminalia amazonia y Vochysia guatemalensis) intercaladas con dos fijadoras de nitrógeno (Erythrina poeppigiana e Inga edulis). La producción total de hojarasca en la plantación y bosque secundario no difirió significativamente, fue mayor que en las islas y el testigo. La plantación presentó mayor acumulación de hojarasca sobre el suelo. Los resultados indican una gran variabilidad entre los sitios. Ambas estrategias de restauración activas aceleraron la producción y acumulación de hojarasca en comparación con la regeneración. No obstante, eso no implica la restauración del ciclo de nutrientes. La elevada acumulación de hojarasca sobre el suelo indica baja tasa de descomposición y de retorno de nutrientes al suelo.

Abundancia relativa y uso de microhábitat de la rana Geobatrachus walkeri (Anura: Strabomantidae) en dos hábitats en Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia

Relative abundance and microhabitat use by the frog Geobatrachus walkeri (Anura:Strabomantidae) in two habitats of Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia. Geobatrachus walkeri belongs to a monotypic frog genus endemic to the San Lorenzo area, Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia. This species has been categorized as endangered because of its small distribution area and the decline in the extent and quality of its habitat. It inhabits two forest types with different composition and structure, the native secondary forest and a pine plantation (dominated by Pinus patula). To compare the relative abundance and microhabitat use of this species in these habitat types, 30 quadrants/environment were distributed randomly. The individual number, microhabitat use and other aspects of its natural history were registered using visual encounter surveys in both sites, including non-sampled areas in the quadrants. The relative abundance of frogs was significantly different between habitats and among seasons. The highest abundance of G. walkeri relative to the total area was found in the pine plantation, being 2.3 times higher than in the natural forest. More frogs were significantly found during the rainy season; nevertheless, active individuals were also found during the dry season. Significant differences were found in the microhabitat use with respect to the forest type and season. The most frequently microhabitat used in the two forest types was the pine leaf-litter; besides, in the native forest, the microhabitat occupied more frequently presented medium and large size stones. Geobatrachus walkeri is a successful species in pine plantations, associated permanently to its leaf-litter environment where it seems to develop its entire life cycle. The clear modifications in the soils and water, derived from the introduction of the pine plantation in this area, seem not to have negatively affected the conservation and successful maintenance of this species. Rev. Biol. Trop. 59 (2): 907-920. Epub 2011 June 01.

La rana Geobatrachus walkeri pertenece a un género monotípico y endémico del área de San Lorenzo, Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia. La especie habita en el bosque secundario natural y en una plantación de pino (dominada por Pinus patula). Para comparar la abundancia relativa y el uso del microhábitat en estos dos hábitat y durante los períodos de máxima y mínima precipitación, se distribuyeron aleatoriamente 30 cuadrantes en cada bosque sobre los que se registraron el número de individuos y los microhábitats ocupados. Además se reconocieron otros aspectos de la historia natural mediante muestreo por encuentros casuales (VES), se incluye en los dos hábitats áreas no muestreadas por los cuadrantes. La mayor abundancia de ranas se obtuvo en la plantación de pino y durante la época de lluvias. El microhábitat más usado fue la hojarasca de pino. Geobatrachus walkeri es una especie exitosa en las plantaciones de pino, asociada permanentemente a su hojarasca en donde parece desarrollar todo su ciclo de vida. Las claras modificaciones derivadas de la introducción de las plantaciones de pino en el suelo y el agua, parecen no haber afectado la supervivencia y mantenimiento exitoso de esta especie categorizada como en peligro de extinción.