Litterfall and nutrient transfer dynamics in a successional gradient of tropical dry forest in Colombia / Dinámica de la hojarasca y transferencia de nutrientes en un gradiente sucesional de bosque seco tropical en Colombia

Introduction: The litterfall production, foliar nutrient dynamics and decomposition are essential to maintain nutrient cycling, soil fertility, and carbon regulation in terrestrial ecosystems. With several studies addressing the variation of these processes, their dynamics in tropical dry forests (TDFs) remain unclear, due to its complex interaction of biotic and abiotic factors. Objective: To evaluate litterfall, nutrient potential return and use efficiency, and decomposition variation in a TDF successional gradient in Tolima, Colombia. Methods: We quantified litterfall from November 2017 to October 2019 in 12 plots distributed in four successional stages: initial, early, intermediate, and late forests. We identified key tree species in foliar litter production and characterized the foliar decomposition of these species. At the community level, we quantified the C, N and P potential return, the N and P use efficiency, and the C:N and N:P ratio. Subsequently, we analyze relationships between vegetation characteristics and some soil chemical properties with these ecological processes. Results: We found that total litterfall in late forests (8.46 Mg ha-1 y-1) was double that found in initial forests (4.45 Mg ha-1 y-1). Decomposition was higher in initial (k = 1.28) compared to intermediate (k = 0.97) and late forests (k = 0.87). The nutrient potential return didn't change along succession, but it did show differences between study sites. The structural development and species richness favored litterfall, while soil chemical conditions influenced nutrient returns and decomposition. Conclusions: TDFs could recover key ecosystem function related to litterfall and nutrient dynamics after disturbances cessation; however, the soil quality is fundamental in return and release of nutrients.

Introducción: La producción de hojarasca, la dinámica de nutrientes foliares y la descomposición son esenciales para mantener el ciclo de nutrientes, la fertilidad del suelo y la regulación del carbono en ecosistemas terrestres. Con diversos estudios que abordan estos procesos, su variación en los bosques secos tropicales (BSTs) permanece incierta, por su compleja interacción de factores bióticos y abióticos. Objetivo: Evaluar la caída de hojarasca, el retorno potencial de nutrientes y eficiencia de uso, y la variación en descomposición en un gradiente sucesional de un BST en Tolima, Colombia. Métodos: Cuantificamos la caída de hojarasca entre noviembre 2017 y octubre 2019 en 12 parcelas distribuidas en cuatro estados sucesionales: bosque inicial, temprano, intermedio y tardío. Identificamos las especies arbóreas clave en la producción de hojarasca y caracterizamos la descomposición foliar de estas especies. A nivel comunitario, cuantificamos el retorno potencial de C, N y P, la eficiencia de uso de N y P y la relación C:N y N:P. Posteriormente, analizamos las relaciones entre las características de la vegetación y algunas propiedades químicas del suelo con estos procesos ecológicos. Resultados: Encontramos que la caída total de hojarasca en los bosques tardíos (8.46 Mg ha-1 año-1) fue el doble de la hallada en bosques iniciales (4.45 Mg ha-1 año-1). La descomposición fue mayor en bosques iniciales (k = 1.28) en comparación con bosques intermedios (k = 0.97) y tardíos (k = 0.87). El retorno potencial de nutrientes no cambió con el avance de la sucesión vegetal, pero exhibió diferencias entre los sitios de estudio. El desarrollo estructural y la riqueza de especies favorecieron la caída de hojarasca, mientras que las condiciones químicas del suelo influyeron en el retorno de nutrientes y descomposición. Conclusiones: Los BSTs tienen la capacidad de recuperar la función ecosistémica de aporte de hojarasca fina, retorno y liberación de nutrientes después del cese de alteraciones antrópicas; sin embargo, la calidad del suelo es fundamental en el retorno y liberación de nutrientes.

Revegetación natural de áreas afectadas por minería de oro en la selva pluvial tropical del Chocó, Colombia / Natural revegetation of areas impacted by gold mining in the tropical rain forest of Chocó, Colombia

Introducción: La minería de oro a cielo abierto ocasiona impactos drásticos sobre los bosques naturales en regiones tropicales de alta biodiversidad, y la eficiencia de "revegetación", un proceso de resembrar y reconstruir el suelo, continúa siendo poco estudiado. Objetivo: Evaluar el efecto del tiempo sucesional y la distancia al bosque de referencia sobre la estructura biológica y composición de especies en minas de oro revegetadas. Métodos: Realizamos inventarios de vegetación en minas abandonadas en el bosque tropical lluvioso de Chocó, Colombia. Las minas contaban con 6, 10, 15, 19 y 24 años de sucesión natural. En cada escenario, establecimos cuatro parcelas de 2×50 m: a 50 m y 100 m de distancia desde el borde bosque-mina (ecotono). Resultados: Se identificaron 300 especies (193 géneros y 75 familias). La riqueza, diversidad y equitatividad cambian poco con el tiempo sucesional en las minas, pero alcanzan valores superiores en el bosque de referencia. La composición de especies es similar entre las minas con distinto tiempo sucesional, pero difiere ampliamente del bosque de referencia (solo 7 % de semejanza). La calidad del sustrato y las estrategias reproductivas de plantas herbáceas (principalmente Cyperaceae y Melastomataceae) y arbóreas (Cespedesia spathulata y Miconia reducens) que crecen espontáneamente en las minas, juegan un papel importante en la revegetación natural temprana. Conclusiones: 24 años de sucesión natural es poco tiempo para apreciar una recuperación sustancial de la vegetación en las minas si se compara con el bosque, y la distancia desde el ecotono parece no tener efecto significativo; sin embargo, la calidad de sustrato y estrategias reproductivas de plantas herbáceas son importantes en la etapa temprana de recuperación de las áreas impactadas por la minería de oro en Chocó.

Introduction: Open pit gold mining causes drastic impacts on natural forests in tropical regions of high biodiversity, and the efficacy of "revegetation", a process of replanting and rebuilding the soil, is still poorly studied. Objective: To evaluate the effect of successional time, and distance to the reference forest, on the biological structure and species composition of revegetated gold mines. Methods: We inventoried the adjacent forest and abandoned gold mines in the tropical rain forest of Chocó, Colombia. The mines had 6, 10, 15, 19 and 24 years of natural succession. In each scenario, we set four 2 × 50 m plots: two 50 m and two 100 m from the forest-mine edge (ecotone). Results: We identified 300 plant species (193 genera, 75 families). The richness, diversity and evenness changed little with successional time in the mines but reached higher values in the forest. The species composition was similar between the mines with different successional times but differed widely from the forest (only 7 % similarity). The substrate quality and reproductive strategies of herbaceous plants (mainly Cyperaceae and Melastomataceae) and trees (Cespedesia spathulata and Miconia reducens) that grow spontaneously in the mines, play an important role on the early natural revegetation. Conclusions: The 24 years of natural succession have been insufficient to reach a community of a complexity similar to that of the forest, and distance from the ecotone has no significant effect; however, the substrate quality and reproductive strategies of herbaceous plants are important in the early stages of mine recovery in the Chocó.

Los bosques de Abies guatemalensis Rehder de San Marcos, Guatemala: una oportunidad para su restauración ecológica / The forests of Abies guatemalensis Rehder of San Marcos, Guatemala: an opportunity for ecological restoration

El pinabete, Abies guatemalensis Rehder, es una especie distribuida en las montañas altas de Guatemala. Según elConsejo Nacional de Áreas Protegidas (Conap), sus poblaciones se encuentran severamente fragmentadas. Porsu rareza y fragmentación, esta especie se encuentra protegida por el Convenio sobre el Comercio Internacional deEspecies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestre (Cites), lo que pone en relieve la importancia de la recuperaciónde sus bosques para su debida conservación. El éxito de su establecimiento puede mejorase al sembrarla junto a plantas nodriza, que le ayudarían a sobrevivir a las condiciones secas del año y las heladas que se presentan en las zonas de mayor altitud del país durante los meses de noviembre a febrero. Este trabajo muestra las características físicas, químicas y de vegetación del área de tres bosques de pinabete (A. guatemalensis) de la parte alta de San Marcos. Además, presenta la propuesta de restauración ecológica estimulada simulando la sucesión vegetal del área. Se elaboraron mapas, y describieron tres bosques de pinabete y sus alrededores; se presenta el estudio de la composición química del suelo y la vegetación y su representación en diferentes etapas de sucesión vegetal. Además, se propone la recuperación de áreas alrededor de parches de bosque, consistente en establecer plantas arbustivas en lugares abiertos donde aún no hay; por su parte en aquellas áreas donde ya se encuentren arbustos, se propone utilizarlos como plantas nodriza para establecer árboles de varias especies buscando mantener biodiversidad deespecies arbóreas, en donde la teoría de la sucesión indica que el pinabete va a dominar al final. Esta propuesta hademostrado viabilidad porque es una práctica conocida fuera de bosques naturales en áreas de San Marcos paraestablecer el pinabete con fines comerciales, que aprovecha la sucesión vegetal natural del área.

The fir, Abies guatemalensis Rehder, is distributed in the highlands of Guatemala. According to the NationalProtected Areas Council (Conap), their populations are severely fragmented. For its rarity and fragmentation,it is protected by the Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora species(Cites), indicating the importance of the recovery of their forests for the proper conservation of the species. Thesuccess of his establishment may be enhanced to sow with nurse plants, which would help to survive the dryconditions of the year and frosts that occur in the higher elevations of the country during the months of Novemberto February. This work shows the features physical and chemical and vegetation in the area of three forests of fir (A. guatemalensis) of the top of San Marcos. In addition, the proposal of ecological restoration simulating plantsuccession in the area. Maps were drawn, and three fir forests and surrounding described; it is shown the study the chemical composition of soil and vegetation and their representation in different ages of plant succession. Further, it is proposed the recovery of areas around patches of forest, consting of which is establish shrubby plants in open spaces where there are not yet; in areas where bushes already are, it is proposed to use it as nurse plants to establish trees of various species seeking to maintain biodiversity of tree species, where the theory of succession indicates that the fir will dominate in the end. This proposal is feasible because as it is known outside natural forests inareas of San Marcos to establish the fir for commercial purposes, which uses the natural plant succession the area.

Recuperación estructural en bosques sucesionales andinos de Porce (Antioquia, Colombia)

Structural recovering in Andean successional forests from Porce (Antioquia, Colombia). Places subjected to natural or human disturbance can recover forest through an ecological process called secondary succession. Tropical succession is affected by factors such as disturbances, distance from original forest, surface configuration and local climate. These factors determine the composition of species and the time trend of the succession itself. We studied succession in soils used for cattle ranching over various decades in the Porce Region of Colombia (Andean Colombian forests). A set of twenty five permanent plots was measured, including nine plots (20x50m) in primary forests and sixteen (20x25m) in secondary forests. All trees with diameter ≥1.0cm were measured. We analyzed stem density, basal area, above-ground biomass and species richness, in a successional process of ca. 43 years, and in primary forests. The secondary forests’ age was estimated in previous studies, using radiocarbon dating, aerial photographs and a high-resolution satellite image analysis (7 to >43 years). In total, 1 143 and 1 766 stems were measured in primary and secondary forests, respectively. Basal area (5.7 to 85.4m²ha-1), above-ground biomass (19.1 to 1 011.5 t ha-1) and species richness (4 to 69) directly increased with site age, while steam density decreased (3 180 to 590). Diametric distributions were "J-inverted" for primary forests and even-aged size-class structures for secondary forests. Three species of palms were abundant and exclusive in old secondary forests and primary forests: Oenocarpus mapora, Euterpe precatoria and Oenocarpus bataua. These palms happened in cohorts after forest disturbances. Secondary forest structure was 40% in more than 43 years of forest succession and indicate that many factors are interacting and affecting the forests succession in the area (e.g. agriculture, cattle ranching, mining, etc.). Rev. Biol. Trop. 58 (1): 427-445. Epub 2010 March 01.

Lugares susceptibles a perturbaciones naturales o antrópicas pueden recuperar la cobertura boscosa. La sucesión tropical puede ser afectada por factores tales como perturbaciones, distancia al bosque original, topografía y clima local. Estos factores determinan la composición de especies y la tasa de recuperación de los sitios. Se estudió la sucesión en suelos que habían sido usados para el establecimiento de pasturas ganaderas por varias décadas en la Región Porce de Colombia (bosques Colombianos de los Andes). Se midieron un total de veinticinco parcelas, incluyendo nueve parcelas (20x50m) en bosques primarios y dieciséis (20x25m) en bosques secundarios. Se midieron todos los árboles con un diámetro ≥1.0cm. Se analizó la densidad, área basal, biomasa aérea y riqueza de especies, en un bosque con un proceso sucesional de ca. 43 años y en un bosque primario. Las edades de los bosques secundarios fueron obtenidas en estudios previos usando la datación con carbono catorce (C14), fotografías aéreas y el análisis de imágenes de satélite de alta resolución (entre 7 y >43 años). En total, 1 143 y 1 766 individuos se midieron en bosque primario y secundario, respectivamente. El área basal (5.7 a 85.4m²ha-1), la biomasa aérea (19.1 a 1 011.5 t ha-1) y la riqueza de especies (4 a 69) aumentaron directamente con la edad de los sitios, mientras que la densidad de árboles disminuyó (3 180 a 590). Las distribuciones diamétricas fueron en J-invertida para los bosques primarios y unimodal para los secundarios. Tres especies de palmas fueron abundantes y exclusivas de bosques secundarios viejos y bosques primarios: Oenocarpus mapora, Euterpe precatoria y Oenocarpus bataua. Cohortes de estas palmas aparecieron después de perturbaciones del bosque. La recuperación de la estructura de los bosques secundarios en más de 43 años de sucesión fue 40% e indica que varios factores están interactuando y afectando la sucesión de los bosques en el área (e.g. agricultura, ganadería extensiva, minería, etc.).