Substrate, moisture, temperature and seed germination of the threatened endemic tree Eriotheca vargasii (Malvaceae) / Sustrato, humedad, temperatura y germinación de semillas del árbol endémico amenazado Eriotheca vargasii (Malvaceae)

Abstract We studied the germination of Eriotheca vargasii (Malvaceae), a poorly known endemic Peruvian Andean tree species characteristic of the dry forests of the Torobamba river valley, Peru. We determined seed characteristics, embryo morphology, viability, and assessed the influence of substrate (natural soil and commercially prepared media), temperature (controlled at 25 ºC and at ambient temperature between 18-22 ºC), and moisture (25 % and 50 % field capacity) on seed germination. Most seeds were ovoid in shape and although they contained well-developed embryos, only 46 % of them were viable. Substrate moisture levels had no influence on germination capacity or rate. In contrast, temperature and substrate type showed strong effects on germination. We observed the highest proportion of germinated seeds in prepared media at both temperatures tested (> 61 %). Furthermore, substrate types also influenced germination rates, with lower values in natural soil. The strongest effect on germination rates was by temperature, enhancing the difference in responses in substrate types (up to 90 % in commercially prepared media at 25 ºC). The low proportion of germinated seeds in soil (< 39 %), together with external local stress factors (e.g. grazing impact by herbivores), may be the critical factors contributing to the nearly total absence of seedlings and saplings of E. vargasiiin the study area despite abundant seed production. In order to ensure a supply of E. vargasii seedlings for reforestation efforts, we recommend producing E. vargasii plants in nurseries and conducting reforestation trials. We suggest that germination of seedlings is done following guidelines from this study. Rev. Biol. Trop. 66(3): 1162-1170. Epub 2018 September 01.

Resumen Estudiamos la germinación de Eriotheca vargasii (Malvaceae), un árbol endémico poco conocido de los andes peruanos y carácterístico de los bosques secos del valle del río Torobamba. Determinamos las características de la semilla, la morfología del embrión y la viabilidad; además evaluamos la influencia del sustrato (suelo y sustrato preparado comercialmente), temperatura (controlada a 25 ºC y sin control entre 18-22 ºC) y humedad (25 % y 50 % de capacidad de campo) sobre la germinación de las semillas. La mayoría de las semillas tuvo forma ovoide y aunque la mayoría contenía embriones bien desarrollados, sólo el 46 % de estas fue viable. Los niveles de humedad del sustrato no tuvieron influencia sobre la capacidad o tasa de germinación, mientras que la temperatura y el tipo de sustrato si tuvieron efectos visibles. Observamos las proporciones más altas de semillas germinadas en los sustratos preparados y en ambas temperaturas (> 61 %). Adicionalmente, el tipo de sustrato también influenció las tasas de germinación, con valores más bajos en el suelo natural. El efecto más fuerte sobre las tasas de germinación se dió por la temperatura, aumentando las diferencias de las respuestas de acuerdo al tipo de sustrato (hasta un 90 % de germinación en sustratos preparados comercialmente y a 25 ºC). La baja proporción de semillas germinadas en el suelo (< 39 %), junto con factores locales de estrés externos (como por ejemplo el impacto por herbivoría), pueden ser elementos clave que están contribuyendo a la casi ausencia total de plántulas de E. vargasii en el área de estudio, a pesar de una producción de semilla abundante. Para asegurar proveer plantones de E. Vargasii para esfuerzos de reforestación, recomendamos producir plantas de esta especie en viveros y realizar experimentos de reforestación. Sugerimos que la germinación de las plántulas se haga siguiendo las recomendaciones de este estudio.

Evidence of higher photosynthetic plasticity in the early successional Guazuma ulmifolia Lam. compared to the late successional Hymenaea courbaril L. grown in contrasting light environments / Evidências de maior plasticidade fotossintética na pioneira Guazuma ulmifolia Lam. comparada à secundária Hymenaea courbaril L. crescidas em ambientes luminosos contrastantes

The present study investigated changes in photosynthetic characteristics of Guazuma ulmifolia Lam. (early successional species) and Hymenaea courbaril L. (late successional species) grown in contrasting light conditions as a way of assessing photosynthetic plasticity. Early successional species typically inhabit gap environments being exposed to variability in multiple resources, hence it is expected that these species would show higher photosynthetic plasticity than late successional ones. In order to test this hypothesis, light and CO2 response curves and chlorophyll content (Chl) were measured in plants grown in high and low light environments. G. ulmifolia presented the highest amounts of both Chl a and b, especially in the low light, and both species presented higher Chl a than b in both light conditions. The Chl a/b ratio was higher in high light leaves of both species and greater in G. ulmifolia. Taken together, these results evidence the acclimation potential of both species, reflecting the capacity to modulate light harvesting complexes according to the light environment. However, G. ulmifolia showed evidence of higher photosynthetic plasticity, as indicated by the greater amplitude of variation on photosynthetic characteristics between environments shown by more significant shade adjusted parameters (SAC) and principal component analysis (PCA). Thus, the results obtained were coherent with the hypothesis that the early successional species G. ulmifolia exhibits higher photosynthetic plasticity than the late successional species H. courbaril.

O presente estudo investigou mudanças nas características fotossintéticas de Guazuma ulmifolia Lam. (pioneira) e Hymenaea courbaril L. (secundária) crescidas sob condições luminosas contrastantes, como uma maneira de acessar a plasticidade fotossintética das espécies. Espécies pioneiras geralmente habitam ambientes de clareira, expostas a uma ampla variação em múltiplos recursos, o que indica que essas espécies podem apresentar maior plasticidade fotossintética do que espécies secundárias. A fim de testar essa hipótese, foram feitas curvas de resposta à luz e ao CO2 e medidas do conteúdo de clorofila (Chl) em plantas crescidas em ambientes com alta e baixa luminosidade. G. ulmifolia apresentou os maiores teores de Chl a e b, principalmente em baixa luminosidade, e ambas as espécies apresentaram maior conteúdo de clorofila a do que b em ambas as condições luminosas. A razão Chl a/b foi maior em folhas de sol em ambas as espécies e foi mais elevada em G. ulmifolia. Conjuntamente, esses resultados evidenciam um potencial de aclimatação em ambas as espécies, indicando a capacidade de modular os complexos antena de acordo com o ambiente luminoso. Contudo, G. ulmifolia mostrou evidências de maior plasticidade fotossintética, conforme indicado pela maior amplitude de variação nas características fotossintéticas entre ambientes, maior número de parâmetros significativamente justados à sombra (SAC) e pela análise de componentes principais (PCA). Assim, os resultados obtidos foram coerentes com a hipótese de que a espécie pioneira G. ulmifolia apresenta maior plasticidade fotossintética do que a secundária H. courbaril.

Diurnal and seasonal carbon balance of four tropical tree species differing in successional status / Balanço de carbono diurno e sazonal de quatro espécies tropicais arbóreas de diferentes grupos sucessionais

This study addressed some questions about how a suitable leaf carbon balance can be attained for different functional groups of tropical tree species under contrasting forest light environments. The study was carried out in a fragment of semi-deciduous seasonal forest in Narandiba county, São Paulo Estate, Brazil. 10-month-old seedlings of four tropical tree species, Bauhinia forficata Link (Caesalpinioideae) and Guazuma ulmifolia Lam. (Sterculiaceae) as light-demanding pioneer species, and Hymenaea courbaril L. (Caesalpinioideae) and Esenbeckia leiocarpa Engl. (Rutaceae) as late successional species, were grown under gap and understorey conditions. Diurnal courses of net photosynthesis (Pn) and transpiration were recorded with an open system portable infrared gas analyzer in two different seasons. Dark respiration and photorespiration were also evaluated in the same leaves used for Pn measurements after dark adaptation. Our results showed that diurnal-integrated dark respiration (Rdi) of late successional species were similar to pioneer species. On the other hand, photorespiration rates were often higher in pioneer than in late successional species in the gap. However, the relative contribution of these parameters to leaf carbon balance was similar in all species in both environmental conditions. Considering diurnal-integrated values, gross photosynthesis (Pgi) was dramatically higher in gap than in understorey, regardless of species. In both evaluated months, there were no differences among species of different functional groups under shade conditions. The same was observed in May (dry season) under gap conditions. In such light environment, pioneers were distinguished from late successional species in November (wet season), showing that ecophysiological performance can have a straightforward relation to seasonality.

Este estudo considerou algumas questões sobre como um adequado balanço de carbono foliar pode ser obtido por diferentes grupos funcionais de espécies tropicais arbóreas sob contrastantes ambientes luminosos em uma floresta. O estudo foi realizado em um fragmento de floresta estacional semidecidual localizada no município de Narandiba, Estado de São Paulo. Plântulas com dez meses de idade de quatro espécies, Bauhinia forficata Link (Caesalpinioideae) e Guazuma ulmifolia Lam. (Sterculiaceae) como espécies pioneiras, e Hymenaea courbaril L. (Caesalpinioideae) e Esenbeckia leiocarpa Engl. (Rutaceae) como espécies secundárias, cresceram em um ambiente de clareira e um de sub-bosque durante nove meses. Cursos diários da fotossíntese líquida (Pn) e transpiração foram medidos com um medidor portátil de trocas gasosas por infravermelho nas estações seca e chuvosa. A respiração no escuro (Rd) e a fotorrespiração (Pr) foram também avaliadas nas mesmas folhas utilizadas para as medidas de Pn após um período de adaptação ao escuro. Nossos resultados mostraram que a respiração integrada ao longo do dia foi similar entre as espécies dos dois grupos sucessionais. Por outro lado, a fotorrespiração das espécies pioneiras foi freqüentemente maior do que nas espécies secundárias em condições de clareira. Todavia, a contribuição relativa de Pr no balanço de carbono nas folhas foi similar em todas as espécies em ambos os ambientes. Independentemente da espécie, a fotossíntese bruta, considerando os valores integrados ao longo do dia, foi significativamente maior na clareira que no sub-bosque. Nas duas épocas avaliadas, não foram observadas diferenças significativas em nenhum dos parâmetros avaliados entre as espécies crescidas no ambiente de sub-bosque. O mesmo foi observado no mês de maio sob condições de clareira. No mês de novembro, as espécies pioneiras apresentaram uma performance ecofisiológica significativamente distinta das espécies secundárias no ...