Isotopic variation among Amazonian floodplain woody plants and implications for food-web research / Variación isotópica entre plantas leãosas de planicies de inundación del Amazonas e implicaciones para la investigación de red tróficas

ABSTRACT

Isotopic variation within food sources adds uncertainty to models intended to reconstruct trophic pathways. Understanding this variation is pivotal for planning sampling protocols for food-web research. This study investigates natural variation in C and N stable isotopes among plant species in two western Amazon flooded forests with contrasting watershed biogeochemistry (white-water várzea-forest and black-water igapó-forest). Our objectives were to compare δ13C and δ15N of leaves and fruits between sites; assess the magnitude of within-site variation in δ13C and δ15N of leaves (várzea 28 spp., igapó 10 spp.) and fruits (várzea 22 spp., igapó 22 spp.); determine within-plant variation in δ13C and δ15N of leaf, wood and fruit tissues; and test whether inter-specific variation in δ13C and δ15N influence the results of a mixing model predicting the contribution of terrestrial C sources to an aquatic consumer. Mean δ13C values of leaves and fruits were not statistically different between the two sites despite regional differences in biogeochemistry and floristic composition. In contrast, mean δ15N of leaves and fruits were significantly lower at the várzea than at the igapó site. The high floristic diversity of both forests was reflected in large within-site interspecific variation in both δ13C and δ15N. Paired comparisons revealed that δ13C of wood and fruits and δ15N of fruits were generally greater than values obtained for leaves from the same plant. The predicted contribution of different carbon sources to the consumer biomass changed between models as a function of source variability. We discuss implications of source variation for designing sampling protocols, interpreting isotopic signatures, and establishing trophic links between plants and consumers. Our findings highlight the importance of in situ sampling to establish reliable primary production baselines for local food webs.

RESUMEN

La variación isotópica dentro de fuentes alimenticias aãade incertidumbre a los modelos destinados a reconstruir redes tróficas. La comprensión de esta variación es fundamental para la planificación de protocolos de muestreo para la investigación de redes alimentarias. Este estudio investiga la variación natural en isótopos estables de C y N entre especies de plantas en dos bosques inundables de la Amazonía noroccidental con biogeoquímica de cuenca contrastantes (várzea-bosques de aguas blanca e igapó-bosques de aguas negras). Nuestros objetivos fueron comparar las seãales isotópicas de δ13C y δ15N de hojas y frutos entre bosques; evaluar la magnitud de la variación en la composición isotópica de hojas (várzea 28 spp., Igapó 10 spp.) y frutas (várzea. 22 spp, igapó 22 spp.) a nivel local; determinar la variación en la composición isotópica de madera, hojas y frutas dentro de una planta; y evaluar si la variación inter-específica en los valores de δ13C y δ15N ejerce influencia sobre los resultados de modelos que predicen la contribución de fuentes de alimentos terrestres a un consumidor acuático. Los valores promedio de δ13C en hojas y frutos no fueron estadísticamente diferentes entre los dos tipos de bosque a pesar de las diferencias regionales en biogeoquímica y composición florística. Por el contrario, los valores promedio de δ15N en hojas y frutos fueron significativamente más bajos en la várzea que en el igapó. La alta diversidad florística de los dos bosques se reflejó en una gran variación inter-específica a nivel local en δ13C y δ15N. Comparaciones pareadas revelaron que los valores de δ13C de madera y frutas y δ15N de frutas fueron generalmente mayores que los valores obtenidos para las hojas de la misma planta. Los resultados sobre la contribución de diferentes fuentes de carbono a la biomasa del consumidor cambió de un modelo a otro en función a la variabilidad isotópica en las fuentes alimenticias. Discutimos las implicaciones de la variación en las fuentes alimenticias para el diseão de los protocolos de muestreo, la interpretación de las seãales isotópicas, y el establecimiento de relaciones tróficas entre plantas y consumidores. Nuestros resultados destacan la importancia de la toma de muestras in situ para establecer líneas de base fiables de producción primaria para las redes tróficas locales.