Seasonal microclimatic variation in a succession gradient of low thorn forest in Northeastern Mexico / Variación microclimática estacional en un gradiente sucesional de selva baja espinosa en el Noreste de México

Abstract Global increase in land cover change and deforestation bring about fragmentation of a high proportion of native vegetation areas. Microclimate is among the first modified factors after vegetation loss, effects of such disturbances are critical for species performance. However, both secondary succession and seasonality provoke further modifications in abiotic environment after disturbances. Although microclimate patterns during succession are well studied for several ecosystems, they are practically unknown for low thorn forests. In Northern Mexico, this is an endangered ecosystem characterized by harboring a high percentage of endemics. Measurement of microclimatic factors is crucial for understanding possible consequences of post-disturbance time on species inhabiting this ecosystem. This work aimed to assess seasonal variation of microclimatic patterns in a succession gradient of four categories (conserved areas, 31, 17 and four years of succession). The study area was delimited using Landsat satellite images (1973, 1986, 2000, 2005, and 2013) in a fragment of low thorn forest in Northeastern Mexico. For microclimate characterization we studied wind speed, temperature, relative humidity, heat index, dew point, and evapotranspiration. Variables were measured monthly on eight plots, in each of the four successional categories, during two different seasons: wet (May through October 2016) and dry season (November 2016 through April 2017). A multivariate discriminant function analysis showed that microclimate differs among successional stages. In the wet season, early succession areas were characterized by higher values of heat index and wind speed, contrary to conserved areas. In the dry season, successional differences were attributed to wind speed and relative humidity. Moreover, microclimate differences between categories and importance of variables measured were both higher only during the dry season. Our results show that seasonality influences greatly microclimatic patterns during secondary succession. In addition, each one of the successional categories exhibited unique microclimatic conditions. Remarkably, four, 17, and even 31 years succession categories differed from conserved areas. This work provides evidence on the great relevance of seasonality and microclimate for studying secondary succession. It is suggested to take both factors into consideration when implementing conservation programs concerning endangered habitats such as low thorn forests. As an ecosystem poorly studied, microclimate characterization provided herein, shall help to a better understanding and management of these areas.(AU)

Resumen El aumento global en el cambio de cobertura vegetal y la deforestación han fragmentado una elevada proporción de áreas de vegetación nativa. El microclima es un factor que se modifica después de la pérdida de vegetación, y los efectos de tales perturbaciones son trascendentales para las especies. Sin embargo, tanto la sucesión secundaria como la estacionalidad implican modificaciones adicionales en el medio abiótico después del disturbio. Aunque los patrones microclimáticos durante la sucesión son conocidos en varios ecosistemas, no se han evaluado en áreas de selva baja espinosa, que constituye un ecosistema amenazado en el norte de México. La medición de tales factores microclimáticos es crucial para comprender las consecuencias de la recuperación post-disturbio en las especies. Por lo tanto, el objetivo del estudio fue evaluar la variación estacional del microclima en un gradiente de sucesión de cuatro categorías (áreas conservadas, 31, 17 y cuatro años de sucesión), delimitadas mediante imágenes de satélite LANDSAT (1973, 1986, 2000, 2005 y 2013) en un fragmento de selva baja espinosa en el noreste de México. Para caracterizar el microclima se consideraron la velocidad del viento, temperatura, humedad relativa, índice de calor, punto de rocío y evapotranspiración. Las variables se midieron de forma mensual, durante un año, en ocho sitios de muestreo en cada una de las cuatro categorías sucesionales, durante dos estaciones diferentes: húmeda (mayo a octubre 2016) y seca (noviembre 2016 hasta abril 2017). A través de un análisis multivariado de funciones discriminantes, se determinó que las categorías sucesionales en la selva baja espinosa son diferentes dependiendo del microclima. En la estación húmeda, las áreas con poco tiempo de sucesión se caracterizaron por valores más altos de índice de calor y velocidad del viento, al contrario de las áreas conservadas. En la estación seca, las diferencias sucesionales se atribuyeron a la velocidad del viento y la humedad relativa. Además, tanto la discriminación entre categorías como la importancia de las variables fueron mayores solo durante la estación seca. Por lo tanto, la estacionalidad determina los patrones microclimáticos durante la sucesión secundaria. Además, cada categoría sucesional representa condiciones microclimáticas únicas, pero difieren de las áreas conservadas incluso después de 31 años de sucesión. De acuerdo con nuestros resultados, la estacionalidad y el microclima son de gran relevancia para el estudio de la sucesión secundaria. Se sugiere considerar ambos factores cuando se implementan programas de conservación de ecosistemas en riesgo, como la selva baja espinosa en el noreste de México. Al ser este un ecosistema poco estudiado, la caracterización microclimática que aquí se proporciona, ayudará a un mejor entendimiento y manejo forestal de dichas áreas.(AU)

Efecto de los estadios sucesionales del bosque tropical seco sobre el microhábitat usado por Agalychnis dacnicolor (Anura: Phyllomedusidae) y Smilisca fodiens (Anura: Hylidae) / Effect of tropical dry forest succesional stages on microhabitat use by Agalychnis dacnicolor (Anura: Phyllomedusidae) and Smilisca fodiens (Anura: Hylidae)

ResumenLa perturbación del hábitat puede modificar los microhábitats y por lo tanto tener un marcado efecto en la abundancia y distribución de especies de anuros, en particular en aquellas asociadas a microhábitats específicos. En el presente estudio evaluamos cambios en el uso del microhábitat de dos especies sintópicas de ranas arborícolas, Agalychnis dacnicolor y Smilisca fodiens a lo largo de un gradiente sucesional del bosque tropical seco (BTS). Nuestra hipótesis fue que debido a que estas dos especies son generalistas de hábitat, modificarían el uso del microhábitat en respuesta a la sucesión secundaria del BTS y la temporada climática (TC). Aunque ambas especies se registraron en los bosques secundarios y en los bosques maduros, A. dacnicolor prefirió el bosque maduro mientras que S. fodiens prefirió los lugares perturbados. Ninguna de las dos especies presentaron diferencias en biomasa entre los estadios sucesionales (ES), ni entre temporadas climáticas. A diferencia de S. fodiens la rana A. dacnicolor presentó mayores tallas durante la temporada de lluvias. La temperatura corporal de ambas especies varió entre ES y temporada climática. S. fodiens presentó una temperatura mas constante entre individuos en los pastizales, mientras que A. dacnicolor en los bosques maduros. Las variables ambientales y estructurales del hábitat que influyeron en la presencia de ambas especies dentro de los diferentes ES fueron la temperatura del sustrato, altura del árbol o arbusto donde se encontraba perchando el individuo y los porcentajes de cobertura de hojarasca, herbáceas, arbustos, árboles y suelo desnudo. Las variables que mejor explicaron la biomasa, la longitud hocico-cloaca (LHC) y la temperatura corporal de S. fodiens fueron las ramas secas y la temperatura del sustrato y en A. dacnicolor la biomasa estuvo mejor explicada por las herbáceas, LHC, la altura del árbol o arbusto donde la rana perchaba, y la temperatura corporal por la temperatura del sustrato. Ambas especies usaron de manera diferencial las variables ambientales y estructurales del microhábitat conforme los ES aumentaron en edad. Las variables que separaron a las especies fueron la altura del refugio o percha y el porcentaje de árboles en los diferentes ES. A. dacnicolor mantuvo preferencia por los estratos mas bajos de la vegetación, mientras que S. fodiens mostró una amplia plasticidad en el uso del microhábitat, en particular modificó el uso en la altura del refugio o percha. Nuestros resultados sugieren que aunque ambas especies han sido consideradas generalistas de hábitat, en los paisajes antropizados A. dacnicolor es una especie especialista del microhábitat y S. fodiens es una especie con mayor plasticidad ecológica en el uso del microhábitat. Estas diferencias en el uso del microhábitat en respuesta a la perturbación del hábitat pueden ayudar a explicar el éxito de las especies en estos nuevos paisajes, así como la importancia de los bosques secundarios en distintas etapas de sucesión para mantener microhábitats adecuados para la permanencia de las especies en los paisajes antropizados.

AbstractHabitat disturbance can modify microhabitats and therefore have a significant effect on the abundance and distribution of anurans species, particularly those associated to specific microhabitats. In this study we evaluated changes in the use of microhabitat by two syntopic species of tree frogs, Agalychnis dacnicolor and Smilisca fodiens along a successional gradient of Tropical Dry Forest in the region of the Biosphere Reserve of Chamela-Cuixmala at the coast of Jalisco, Mexico. We hypothesized that because these two species are habitat generalists, microhabitat use would change in response to secondary forest succession and to the climatic season of the year. Although both species were registered in both secondary and mature forests, A. dacnicolor was associated to mature forest, whereas S. fodiens was more associated to disturbed sites. Neither species showed differences in biomass among successional stages (ES) or between climatic seasons. Unlike S. fodiens, A. dacnicolor presented larger sizes during the rainy season. Body temperature of both species varied between ES and climatic season. S. fodiens presented a more constant temperature among individuals in pastures, while A. dacnicolor in mature forests. Environmental and structural habitat variables that influenced the presence of both species in ES were substrate temperature, height of tree or shrub where the frog was perching and percentage cover of litter, grasses, shrubs, trees and bare soil. The variables that best explained biomass, snout-vent length (LHC) and body temperature of S. fodiens were cover of dry branches and substrate temperature, whereas biomass of A. dacnicolor was better explained by cover of herbs, LHC, height of the tree or shrub where the frog was perching, body temperature and the substrate temperature. Both species used differentially environmental and structural variables of microhabitats along the gradient of initial to late ES. The variables that separated the species were the height of the shelter or perch and the percentage of trees in different ES. Whereas A. dacnicolor was more associated to the lowest strata of vegetation, S. fodiens showed plasticity in microhabitat use, especially in height of shelter or perch. Our results suggested that even when both species are considered habitat generalists, in anthropic landscapes, A. dacnicolor is specialist in microhabitat use, whereas S. fodiens is a species with greater ecological plasticity in microhabitat use. These differences in microhabitat use in response to habitat disturbance may help explain the success of these species in these new landscapes, as well as the importance of secondary forests in different stages of succession to maintain adequate microhabitats for the permanence of species in anthropogenic landscapes.

Forest structure and species composition along a successional gradient of Lowland Atlantic Forest in Southern Brazil / Estrutura e composição ao longo de um gradiente sucessional de Floresta de Terras Baixas no sul do Brasil

The Lowland Forest is one of the most disturbed and fragile ecosystems in the Atlantic Forest biome, yet little is known regarding its successional trajectory and resilience. We evaluated changes in species assemblages and forest structure of the canopy and understory along a successional gradient (young 21-yrs old forest, immature 34-yrs old forest and late successional 59-yrs old forest) aiming to assess changes in species composition and successional trajectory of different strata of secondary forests. A 0.1 ha plot (ten 10x10 m sub-plots) from each forest stand was surveyed for trees and shrubs with a diameter at breast height (DBH) ≥ 4.8 cm (canopy) and for individuals with heights ≥ 1 m and DBH < 4.8 cm (understory). A total of 3,619 individuals from 82 plant species were sampled. The successional gradient was marked by a unidirectional increase in species richness and a bidirectional pattern of density changes (increasing from young to immature forest and decreasing from immature to late successional forest). Community assemblages were distinct in the three forests and two strata; indicator species were only weakly shared among stands. Thus, each successional forest and stratum was observed to be a unique plant community. Our results suggest slight predictability of community assemblages in secondary forests, but a relatively fast recovery of forest structure.

As Florestas de Terras Baixas constituem um dos ecossistemas mais perturbados e frágeis no bioma Mata Atlântica, mas ainda pouco se sabe sobre sua trajetória sucessional e resiliência. Foram avaliadas alterações na composição de espécies e a estrutura florestal do dossel e sub-bosque ao longo de um gradiente sucessional (floresta jovem-21 anos, floresta imatura-34 anos, floresta madura-59 anos) com o objetivo de verificar as mudanças na composição de espécies e a trajetória sucessional de diferentes estratos destas florestas secundárias. Uma parcela de 0,1 ha (dez sub-parcelas de 10x10 m) foi estabelecida em cada floresta, amostrando-se árvores e arbustos com um diâmetro è altura do peito (DAP) ≥ 4,8 cm (dossel) e para indivíduos com altura > 1 m e DAP < 4,8 cm (sub-bosque). Um total de 3.619 indivíduos de 82 espécies de plantas foram amostrados. O gradiente sucessional foi marcado por um aumento unidirecional na riqueza de espécies com o tempo, e um padrão bidirecional de mudanças de densidade (aumentando da floresta jovem para a imatura e diminuindo da imatura para a madura). As assembléias de plantas eram distintas nas três florestas e nos dois estratos; espécies indicadoras foram pouco compartilhadas entre as florestas. Portanto, cada estádio da cronosequência e cada estrato representam uma comunidade única de plantas. Nossos resultados sugerem pouca previsibilidade das assembleias de plantas destas florestas secundárias, mas uma recuperação relativamente rápida da estrutura da floresta.

Floristic gradient of the northeast Paraense secondary forests / Gradiente florístico das florestas secundárias do Nordeste Paraense

O presente estudo descreve um gradiente florístico de uma cronosequência de florestas secundárias do Nordeste Paraense, a partir de 19 sítios de diferentes idades, avaliados em diferentes anos. Foram usados os dados de densidade e realizada análise de regressão para riqueza, diversidade, densidade, densidade relativa máxima e equibilidade em relação à idade. Foi usado o método de análise de agrupamento hierárquico, sendo a distância euclidiana utilizada como medida de dissimilaridade e aplicada uma Análise de Componente Principal (PCA) para confirmação dos grupos. Após a definição dos grupos, foi feita a análise indicadora de espécies (IndVal) sobre a mesma matriz utilizada para análise de agrupamento. Encontrou-se um gradiente geográfico na cronosequência analisada e as espécies Tapirira guianensis, Vismia guianensis, Inga alba, Lacistema aggregatum, Croton maturensis, Abarema jupunba, Inga rubiginosa, Guateria poepigiana e Thyrsodium paraense, são indicadoras das florestas secundárias do Nordeste Paraense analisadas neste estudo.

This study describes a floristic gradient of secondary forest chronosequence in northeast of Pará State - Brazil, from 19 sites of different ages, evaluated in different years. We used density data and carried out regression analysis for richness, diversity, density, maximum relative density and equitability in relation to the age. We used the hierarchic grouping method of analysis and the Euclidean distance as dissimilarity measure, and applied a Principal Component Analysis (PCA) for confirming the groups. After defining the groups, we made an indicating species analysis (IndVal) on the same matrix used for the grouping analysis. We found a geographic gradient in the chronosequence analyzed and the species Tapirira guianensis, Vismia guianensis, Inga alba, Lacistema aggregatum, Croton maturensis, Abarema jupunba, Inga rubiginosa, Guateria poepigiana and Thyrsodium paraense to be indicators of the northeast Para (Brazil) secondary forests analyzed in this study.