Diversity patterns of vascular and non-vascular epiphytes along tropical dry forest / Patrones de diversidad de epífitas vasculares y no vasculares a lo largo del bosque seco tropical

Abstract Introduction: Epiphytes (vascular and non-vascular) are one of the most diverse groups in the Neotropics, but despite their importance in the functioning of many ecosystems, much of their taxonomy and ecology is still unknown in the dry forest of Colombia. Objective: To compare the diversity patterns and species composition of vascular and non-vascular epiphytes along tropical dry forest remnants of Cauca Valley, Colombia. Methods: Ten permanent plots (50 x 20 m2) were established in tropical dry forest remnants. The epiphytes were sampled in 40-50 trees per plot. Alpha and gamma diversity were calculated using the richness (q0) and Shannon index (q1) (alpha was estimated as the average for phorophytes). Beta diversity was measured using the Whitaker index. To evaluate the relationship between diversities and environmental variables, GLM analysis was used. Results: We found 50 morphospecies of vascular epiphytes, 77 of bryophytes and 290 of lichens. The 𝛼 and 𝛾 diversity of bryophytes from each remnant was significantly explained by temperature. The abundance of lichens per tree was significantly related with the DBH and tree height of each remnant. The 𝛼 diversity of vascular epiphytes shown can be explained by temperature and precipitation. The 𝛾 diversity was strongly influenced by the beta diversity in bryophytes and lichens. This pattern is because the sites with high disturbance present a lower diversity, as a consequence of a homogenizing effect, that is, a low turnover of species between sampling units. Conclusions: Precipitation and temperature affected the diversity of bryophytes and vascular epiphytes, while it did not show a relationship with the lichen's diversity, for which there is not a high congruence between the diversity and composition of these epiphytes.

Resumen Introducción: Los epífitos (vasculares y no vasculares) son uno de los más diversos grupos de plantas en el Neotrópico, pero a pesar de su importancia para el funcionamiento de varios ecosistemas, existen grandes vacíos en su conocimiento taxonómico y ecológico en el bosque seco de Colombia. Objetivo: Comparar los patrones de diversidad y composición de especies de epífitas vasculares y no vasculares a lo largo de remanentes de bosque seco tropical del Valle del Cauca, Colombia. Métodos: Se establecieron diez parcelas permanentes (50 x 20 m2) en remanentes de bosque seco tropical. Las epífitas se muestrearon en 40-50 árboles por parcela. La diversidad alfa y gamma se calculó utilizando la riqueza (q0) y el índice de Shannon (q1) (alfa se estimó como el promedio para los forófitos). La diversidad beta se midió utilizando el índice de Whitaker. Para evaluar la relación entre diversidades y variables ambientales se utilizó el análisis GLM. Resultados: Se encontraron 50 morfoespecies de epífitas vasculares, 77 de briófitas y 290 de líquenes. La diversidad de 𝛼 y 𝛾 de briófitas de cada remanente fue explicada significativamente por la temperatura. La abundancia de líquenes por árbol se relacionó significativamente con el DAP y la altura del árbol de cada remanente. La diversidad 𝛼 de epífitas vasculares que se muestra puede explicarse por la temperatura y la precipitación. La diversidad 𝛾 estuvo fuertemente influenciada por la diversidad beta en briófitas y líquenes. Este patrón se debe a que los sitios con alta perturbación presentan una menor diversidad, como consecuencia de un efecto homogeneizador, es decir, un bajo recambio de especies entre unidades de muestreo. Conclusiones: La precipitación y la temperatura afectaron la diversidad de briófitas y epífitas vasculares, mientras que no mostró relación con la diversidad de líquenes, por lo que no existe una alta congruencia entre la diversidad y composición de estas epífitas.

Spatial distribution of lichen communities and air pollution mapping in a tropical city: Medellín, Colombia / Distribución espacial de las comunidades de líquenes y mapeo de la contaminación del aire en una ciudad tropical: Medellín, Colombia

Abstract Introduction: Enough scientific evidence is available on the harmful effects of air pollution on the health of human beings, fauna, flora, and ecosystems in general. The mechanical and electronical monitoring networks are the first option for the air quality diagnosis, but they do not allow a direct and precise assessment of the impacts in living organisms that may result from the exposure to air pollutants. Objective: To evaluate the changes in the composition of corticulous lichen communities as a response to various stress factors in areas with different levels of air quality to diagnose the state of pollution or intervention in an area with a more complete option. Methods: Air quality contrasts and changes in richness and coverage of corticulous lichens in response to different stress factors, such as land use and distance to roads, in three different biomonitoring areas, were evaluate using GIS, and the data are presented in an easy-to-understand grey scale coded isoline map. Results: Indicators such as lichen coverage (R= -0.4) and richness (R= -0.7) are inverse correlated with PM2.5 concentrations in each area. A total of 110 lichen species were identified, being Phaeophyscia chloantha (Ach.) Moberg and Physcia poncinsii Hue the most frequent species (present in 38 and 33 % of the 86 sampled phorophytes, respectively). The intra-area relationships of lichen richness exhibit significant relationships with regards to the land use and distance to roads (with correlations coefficients greater than 0.5) and the Simpson index was higher than 0.9, in places with better conditions in terms of air quality and microenvironments, likewise the resistance factors calculated suggest that the most sensitive species can be found in environments with a lesser degree of disturbance. Conclusion: These evaluations represent more criteria elements for the diagnosis of the environmental health in the biomonitoring areas.

Resumen Introducción: Existe suficiente evidencia científica de los efectos nocivos de la contaminación atmosférica sobre la salud de los seres humanos, fauna, flora y ecosistemas en general. La primera opción para el diagnóstico de la calidad del aire son las redes de monitoreo mecánicas o electrónicas, pero estas no permiten evaluar de forma directa y precisa el impacto en los organismos vivos como resultado de la exposición a contaminantes del aire. Objetivo: Evaluar los cambios en la composición de las comunidades de líquenes cortícolas como resultado a la exposición de factores de estrés ambiental en áreas con diferentes niveles de calidad del aire para diagnosticar el estado de contaminación o intervención en una zona de una manera más completa. Métodos: Se determinaron los contrastes y cambios en la calidad del aire, la riqueza y cobertura de líquenes cortícolas en respuesta a diferentes factores de estrés, como usos del suelo y distancia a carreteras, en tres diferentes áreas de biomonitoreo, las cuales fueron evaluadas usando GIS. Los datos se presentan en un mapa de isolíneas con códigos en escala de grises fácil de entender. Resultados: Indicadores como cobertura (R= -0.4) y riqueza (R= -0.7) de líquenes están inversamente correlacionados con las concentraciones de PM2.5 en cada área. Se identificaron un total de 110 especies de líquenes, siendo Phaeophyscia chloantha (Ach.) Moberg y Physcia poncinsii Hue las especies más frecuentes (presentes en 38 y 33 % de los 86 forófitos muestreados, respectivamente). Las relaciones intra-área de riqueza de líquenes exhiben relaciones significativas con respecto al uso del suelo y distancia a carreteras (con coeficientes de correlación mayores a 0.5) y el índice de Simpson fue mayor a 0.9, en lugares con mejores condiciones en términos de calidad del aire y microambientes. Asimismo, los factores de resistencia calculados sugieren que las especies más sensibles se pueden encontrar en ambientes con menor grado de perturbación. Conclusión: Estas evaluaciones representan más elementos de criterio para el diagnóstico de la salud ambiental en las áreas de biomonitoreo.

Lichen community structure and richness in three mid-elevation secondary forests in Costa Rica / Estructura y riqueza de la comunidad liquénica de tres bosques secundarios de elevación media en Costa Rica

Abstract Introduction: Lichen diversity, community structure, composition and species abundance have been used as indicators of the integrity and ecological continuity of tropical forest ecosystems. Objectives: To assess corticolous lichen species composition, diversity, and ecological importance of three forested stands differing in time of abandonment as indicators of how passive restoration influences the lichen community assemblage. Methods: We surveyed individual lichens on tree stems of a reference old secondary forest and a young secondary forest (50 and 14-year-old natural regeneration after pasture abandonment, respectively), and in a 35-year-old exotic cypress tree plantation, in the oriental Central Valley, in Orosí, Costa Rica. Standard diversity, similarity indexes, and the importance value index were calculated. An NMDS analysis was performed on the community structure parameters and in a presence-absence matrix. Results: We found 64 lichen species in 25 families with 42, 21, and 23 species, and 20, 10, and 15 families, in the young and old secondary forests, and the cypress plantation, respectively. Cryptothecia sp. possessed the highest importance across sites. More than 87 % of the species are rare. The combined IVI of the top three families were: 36, 48.5, and 74.8 % in the young and old forests and the Cypress plantation sites, respectively. Overall, Arthoniaceae is in the top three families. The young forest had the highest species richness, but the old forest presented the best evenness. Similarity and diversity indexes suggest a particularly low resemblance in the lichen communities but a smooth gradient differentiation between the three forests, which was confirmed by the NMDS test. The homogeneity test identified great differences in ecological importance and composition. Conclusions: This region contains a distinctive assemblage of species resulting in a strong community differentiation by site, reflecting the influence of ecophysiological and microclimatic factors that define lichen establishment and survival and suggesting a great regional beta diversity, within a fragmented landscape. Greater connectivity and passive restoration strategies resulted in greater diversity and a more heterogeneous community structure on both forests than the corticolous community of the abandoned plantation. Protection of forest fragments will maximize the integrity of future forests.

Resumen Introducción: La diversidad de líquenes, la estructura y composición de la comunidad y la abundancia de algunas especies y familias se ha usado como indicadores de la salud y continuidad ecológica de los ecosistemas boscosos tropicales. Objetivos: Evaluar la composición, diversidad e importancia ecológica de las especies de líquenes en tres ecosistemas boscosos que difieren en el tiempo regeneración natural, como indicadores de la influencia de la restauración pasiva en el ensamble de la comunidad de líquenes cortícolas. Métodos: Se midieron los líquenes individuales sobre los troncos de árboles en un bosque secundario avanzado (OF), en un bosque secundario joven (YF, con 50 y 14 años de regeneración natural tras abandono del potrero, respectivamente), y en una plantación abandonada de ciprés exótico con 35 años de edad (CP), en la región oriental del Valle Central de Costa Rica. Se calcularon los índices estándares de diversidad, similitud y valor de importancia (IVI), además de un análisis de NMDS sobre los parámetros de la estructura de la comunidad en una matriz de presencia-ausencia. Resultados: Encontramos 64 especies en 25 familias, con 42, 23 y 21 especies y 20, 10 y 15 familias en los sitios YF, CP y OF, respectivamente. Una especie de Cryptothecia sp. presentó el IVI más alto en los tres bosques. Más del 87 % de las especies son raras. El IVI combinado de las tres familias más importantes fue: 36, 48.5 y 74.8 % en los sitios: YF, OF y CP, respectivamente. Arthoniaceae está entre las tres familias más importantes en los tres sitios. El YF es el sitio con más especies, pero el sitio OF presentó la mayor igualdad. Los índices de similitud y diversidad sugieren una semejanza particularmente baja entre las comunidades liquénicas, pero separadas por una gradiente de diferenciación difusa entre los tres sitios, lo cual es confirmado por el análisis NMDS. La prueba de homogeneidad confirmó grandes diferencias en la importancia ecológica y la composición. Conclusiones: La región contiene un ensamblaje propio de especies que resulta en una fuerte diferenciación comunitaria entre bosques, reflejo de la influencia de factores ecofisiológicos y microclimáticos en el establecimiento y supervivencia de líquenes; lo que sugiere una gran diversidad beta regional, en un paisaje fragmentado. Una mayor conectividad y estrategias de restauración pasiva dieron como resultado una mayor diversidad y una estructura comunitaria más heterogénea en ambos bosques que la comunidad cortícola de la plantación exótica abandonada. La protección de fragmentos forestales maximizará la integridad de los bosques futuros.

Especificidad de forófito y preferencias microambientales de los líquenes cortícolas en cinco forófitos del bosque premontano de finca Zíngara, Cali, Colombia / Phorophyte specificity and microenvironmental preferences of corticolous lichens in five phorophyte species from premontane forest of Finca Zíngara, Cali, Colombia)

Phorophyte specificity and microenvironmental preferences of corticolous lichens in five phorophyte species from premontane forest of Finca Zíngara, Cali, Colombia). Lichenized fungi or lichens are organisms that have been little studied in the tropics and which distribution is affected by microenvironmental factors and substrate characteristics. The present study aimed to identify phorophyte specificity and microenvironmental preferences of corticolous lichens in five phorophyte species from premontane forest of the farm Finca Zingara in Cali, Colombia. For this, five individuals were selected from five tree species (phorophytes). Lichen species present in a 0.50x0.20m² quadrant located in the trunk of each tree at a height of 1.3m were identified. Substrate parameters such as bark pH, Diameter Breast Height (DBH) and bark structure were measured. Also, microenvironmental factors including temperature, humidity and irradiance were determined. In order to detect phorophyte preferences, a non-metric multidimensional scaling (NMS) and indicator species analysis were made. Spearman correlation analysis was used to assert the relationship between environmental variables and groupings found in the NMS. A total of 69 species of lichens were found, of which 37 were identified to species, 18 to genera and 14 were not determined because they were sterile or had no spores. NMS showed that some individuals of the same tree species were grouped alongside the analysis dimensions, and they were related with the factors of light intensity, temperature and DBH. Only three lichens with preference for certain tree species were found (Arthonia microsperma by Meriania sp., Cladonia ceratophylla and sorediado 8 by Clusia sp.), suggesting absence of phorophyte preferences. Thus, it can be concluded that lichens from the study area do not show phorophyte preference, but their distribution is affected by light, temperature and DBH. Rev. Biol. Trop. 60 (2): 843-856. Epub 2012 June 01.

El objetivo de este trabajo fue evaluar la especificidad de forófito y las preferencias microambientales de los líquenes cortícolas en el Bosque de la Finca Zíngara (Cali, Colombia). Asimismo, se seleccionaron cinco individuos de cinco especies de árboles. Además, se identificaron las especies de líquenes presentes en un cuadrante de 0.50x0.20m2 ubicado en el tronco de cada árbol a 1.3 m de altura. También, se midieron parámetros microambientales como pH de la corteza, diámetro a la altura del pecho (DAP), estructura de la corteza, humedad relativa e irradianza. Para detectar las preferencias de forófito, se realizó un escalamiento no métrico multidimensional (NMS) y un análisis de especies indicadoras. Luego se efectúo un análisis de correlación de Spearman para evaluar la relación entre las variables ambientales y los agrupamientos encontrados en el NMS. Se encontraron 69 especies de líquenes, de los cuales 37 fueron determinados hasta especie, 18 hasta género y 14 no fueron determinados. El resultado del NMS mostró que algunos individuos de la misma especie de árbol se agruparon a lo largo de las dimensiones del análisis, y están relacionados con los factores intensidad de luz, temperatura y DAP. Sólo tres especies mostraron preferencia por ciertas especies de árboles (Arthonia microsperma por Meriania sp., Cladonia ceratophylla y sorediado 8 por Clusia sp.), lo cual sugiere ausencia de preferencias de forófito.