Determinación de viabilidad, vigor y banco de semillas de retamo espinoso (Ulex europaeus L.) en un Andisol de un ecosistema de Páramo

El retamo espinoso (Ulex europaeus L.) es una planta introducida invasora de rápido crecimiento y diseminación, con producción de semillas, que permanecen latentes en los primeros 5 cm de profundidad del suelo; esta planta altera espacios ecológicos nativos, áreas de producción agropecuaria y su control y erradicación no es exitosa. Conocer ciertas características de las semillas del retamo facilitará su control. Así, el objetivo de este trabajo, fue determinar el vigor, la viabilidad y el banco de semillas de retamo espinoso, en zonas del páramo de Sumapaz. Para las pruebas, se colectaron semillas en tres sitios: Delicias, Usabá y Laguna. La prueba de vigor, se llevó a cabo mediante conductividad eléctrica y la de viabilidad, por ensayo topográfico de tetrazolio; en cada prueba, se realizó cuatro repeticiones, cada una con 100 semillas; el diseño estadístico fue completamente al azar. Para el banco de semillas, se tomaron muestras de suelo, a profundidades 0-5, 5-10 y 10-20 cm y se dispusieron en bandejas de aluminio. La prueba de vigor mostró que, después de 6 horas de hidratación, la cantidad de iones lixiviados se estabilizó, con un valor de 38,51 µs.cm -1 g-1, a las diez horas, afirmando alto vigor de semillas. La prueba de viabilidad presentó un 98 % y el banco de semillas registró mayor cantidad en el horizonte de 10-20 cm, con 950 semillas.m2, en la Laguna. Este estudio demuestra que las semillas de retamo tienen altos valores de vigor, viabilidad y un abundante banco de semillas distribuidas a diferentes profundidades.

The gorse (Ulex europaeus L.) is an invasive introduced plant of rapid growth and spread, with seeds production that remain dormant in the first 5 cm of soil depth, this plant alters native ecological spaces, areas of agricultural production, and its control and eradication is not successful. Know certain characteristics of gorse seeds will facilitate its control. Thus, the purpose of this work was to determine the vigor, viability and seed bank of gorse in areas of the Sumapaz paramo. For the tests, seeds were collected in three sites: Delicias, Usabá and Laguna. The vigor test was carried out by means of electrical conductivity and the viability test by tetrazolium topographic assay, in each test four repetitions were carried out, each with 100 seeds, the statistical design was completely random. For the seed bank, soil samples were taken at depths of 0-5, 5-10 and 10-20 cm, and placed in aluminium trays. The vigor test showed that after 6 hours of hydration, the amount of leached ions stabilized with a value of 38.51 µs.cm -1 g-1 at ten hours, confirming high seed vigor. The viability test presented 98 % and the seed bank registered a greater quantity in the 10-20 cm horizon with 950 seeds.m2 in the Laguna. This study shows that gorse seeds have high values of vigor, viability, and an abundant seed bank distributed at different depths.

Estrategias de manejo de Senecio vulgaris L. asociado al cultivo de Daucus carota L. a partir de los principios de la modelación biológica / Management strategies of Senecio vulgaris L. associated to Daucus carota L. from the principles of biological modeling

RESUMEN Senecio vulgaris L. es una maleza, considerada de difícil control cuando se asocia a la zanahoria, debido a que compite por recursos con el cultivo, siendo importante su control, ya que tiene un impacto negativo en la productividad. La modelación biológica es una herramienta que permite prever los posibles efectos del control de la especie, ya que identifica las diferentes variables de un sistema y los factores que las afecta, para de este modo, predecir los resultados en diversos ambientes. Con base en la dinámica de sistemas y los aspectos morfo-fisiológicos de la especie, se planteó la modelación del banco de semillas de S. vulgaris, basado en las ecuaciones planteadas por Fernández-Quintanilla, donde se construyó el diagrama Forrester, al que se le incorporaron las diferentes ecuaciones y valores del modelo, para proyectar la dinámica de la especie en el banco de semillas, dependiendo del manejo. Se propusieron tres escenarios: (1) control con herbicidas en post-emergencia, (2) rotación de cultivos y (3) incorporar los métodos culturales de control, con un testigo en pre siembra y rotación de cultivos. Los resultados del modelo muestran que cuando se realiza rotación de cultivos y se incorporan manejos en pre-siembra al proceso convencional de la especie, se presenta una menor cantidad de semillas en el banco.

ABSTRACT Senecio vulgaris L. is a weed, considered difficult to control, when it is associated with carrot, because it competes for resources with the crop, its control being important, since it has a negative impact on crop productivity. Biological modeling is a tool that allows predicting the possible effects of the species control, since it identifies the different variables of a system and the factors that affect them, in order to predict the results in different environments. Based on the dynamics of systems and the morphophysiological aspects of the species, the modeling of the S. vulgaris seed bank was suggested, based on the equations proposed by Fernández-Quintanilla, the Forrester diagram was constructed, which was incorporated the different equations and values of the model, to project the dynamics of the species in the seed bank, depending on the management. Three scenarios were proposed, (1) post-emergence herbicide control, (2) crop rotation (3) incorporate traditional control methods with a control in presowing and crop rotation. The model results show that when crop rotation is performed and pre-sowing management is incorporated into the conventional process of the species, a smaller quantity of seeds is presented in the bank.

Germination and seed conservation of a pioneer species, Tecoma stans (Bignoniaceae), from tropical dry forest of Colombia / Germinación y conservación de semillas de la especie pionera, Tecoma stans (Bignoniaceae), del bosque seco tropical de Colombia

Abstract Seed germination and seed longevity under different environmental conditions are fundamental to understand the ecological dynamics of a species, since they are decisive for its success within the ecosystem. Taking this into account, seed germination and seed storage behavior of a pioneer species of tropical dry forest (Tecoma stans) were studied in the laboratory, to establish the effect of different environmental conditions on a local tree population. Two seed lots collected in July 2011, from Cali (Colombia), were evaluated under three alternating temperatures (20/30, 20/25, 25/30 ºC; 16/8 h) and four light qualities (12-hour white light photoperiod, darkness, and 15 minutes of red light -R and far red light -FR). Final germination was recorded for all treatments; for white light treatment the daily germination was recorded to calculate mean germination rate, mean germination time, and two synchronization indices. To assess the effect of light quality on physiological variables, a destructive germination test was carried out. For this test, another seed lot was evaluated under the same light conditions using an alternating temperature of 20/30 °C - 16/8 h, recording germination during six days for every treatment. In addition, seeds were stored at two different moisture contents (7.7, 4.1 %) and three storage temperatures (20, 5, -20 ºC), during two time periods (one and three months); a seed germination test was conducted for each treatment. Four replicates of 35 seeds per treatment were used for all experiments. Germination was high (GP > 90 %) with all alternating temperatures under white light, whereas under R, FR, and darkness germination was evenly successful at low temperatures, but at higher temperature, half of the seeds entered into secondary dormancy (GP= 45-65 %). However, mean germination rate and synchronization under R and FR decreased significantly in comparison to white light treatment and, consequently, mean germination time increased. Seed storage behavior of this species is orthodox due to the high germination (GP > 90 %) obtained under all treatments. In conclusion, T. stans seeds have a negative germination response at high incubation temperatures in the absence of white light, entering into a secondary dormancy. In contrast, an environment with a lower temperature and without white light delays the germination, but at the end seeds are able to reach the same germination values. This seed dependence on incident light in limiting conditions suggests a physiological mechanism on the seed tissues of this species, probably mediated by phytochromes. Finally, the orthodox seed storage behavior of T. stans is a reason to include this species in ex situ seed conservation programs for restoration and recovery of the tropical dry forest; however, long-term studies should be conducted in order to evaluate the maintenance of this characteristic throughout longer periods of time. Rev. Biol. Trop. 66(2): 918936. Epub 2018 June 01.

Resumen La germinación y la longevidad de las semillas de una especie bajo diferentes condiciones ambientales son fundamentales para las dinámicas ecológicas de una especie, debido a que son decisivas en el éxito de la misma en un ecosistema. Teniendo en cuenta esto, se estudió la germinación y el comportamiento en el almacenamiento de las semillas de una especie pionera de bosque seco tropical (Tecoma stans) a nivel de laboratorio, para establecer el efecto de diferentes condiciones ambientales en una población local de árboles. Dos lotes de semillas recolectados en julio 2011, de Cali (Colombia), se evaluaron a tres temperaturas alternadas (20 / 30, 20 / 25, 25 / 30 °C; 16 / 8 h) y cuatro calidades de luz (fotoperiodo de 12 horas de luz blanca, oscuridad, y 15 minutos de luz roja -R y roja lejana -RL). Se registró la germinación final para todos los tratamientos; para el tratamiento de luz blanca se registró la germinación diaria para calcular la tasa media de germinación, el tiempo medio de germinación y dos índices de sincronización. Para evaluar el efecto de la calidad de luz sobre las variables fisiológicas, se realizó una prueba de germinación destructiva. Para esta prueba, otro lote de semillas fue puesto a las mismas condiciones de luz usando una temperatura alternada de 20 / 30 °C - 16 / 8 h, registrando la germinación durante seis días para cada tratamiento. Además, se almacenaron semillas a dos contenidos de humedad (7.7, 4.1 %) y a tres temperaturas de almacenamiento (20, 5, -20 °C), durante dos periodos de tiempo (uno y tres meses); se realizó una prueba de germinación a cada tratamiento. Cuatro repeticiones de 35 semillas por cada tratamiento se usaron en cada experimento. La germinación fue alta (PG > 90 %) en todas las temperaturas alternadas con luz blanca, mientras que en los tratamientos de luz R, RL y en oscuridad, la germinación fue igualmente exitosa a bajas temperaturas, pero a temperaturas más altas la mitad de las semillas entraron en latencia secundaria (PG= 45-65 %). Sin embargo, la tasa media de germinación y la sincronización en R y RL disminuyeron significativamente en comparación con el tratamiento de luz blanca y consecuentemente el tiempo medio de germinación aumentó. El comportamiento de las semillas de T. stans en el almacenamiento es ortodoxo debido a la alta germinación obtenida (PG > 90 %) en todos los tratamientos. En conclusión, las semillas de T. stans tienen una respuesta germinativa negativa a temperaturas de incubación alta en ausencia de luz blanca, donde entran a latencia secundaria. En contraste, un ambiente con baja temperatura y sin luz blanca retrasa la germinación, pero al final las semillas son capaces de alcanzar los mismos valores de germinación. Esta dependencia de las semillas a la luz incidente en condiciones limitantes sugiere la presencia de un mecanismo fisiológico en los tejidos de esta especie, probablemente mediado por fitocromos. Finalmente, el comportamiento ortodoxo de las semillas de T. stans en el almacenamiento abre la posibilidad de incluirla en programas de conservación ex situ para la restauración y recuperación del bosque seco tropical; no obstante, se deben llevarse a cabo pruebas más largas para evaluar el mantenimiento de esta característica por periodos de tiempo más largos.

Longevity and germination of Syagrus romanzoffiana (Arecaceae) seeds and its ecological implications / Longevidad y germinación de semillas de Syagrus romanzoffiana (Arecaceae) y sus implicaciones ecológicas

Syagrus romanzoffiana is a palm tree native and widely distributed of South America. The present study investigated the longevity and germination of the buried seeds of this species in an experimental seed bank. Laboratory germination and viability tests were performed for comparison with field results. Pyrenes (seeds enclosed by the endocarp) were buried in a forest fragment edge in July 2012 (dry season) and exhumed monthly during one year, for the assessment of water content and percentage of germinated and viable seeds. Germination tests were conducted in a Mangelsdorf-type germinator at 30°C under constant light and the viability was assessed by the tetrazolium test. An additional sample of pyrenes was buried to evaluate the percentage of seedling emergence and survival. Climatic and soil moisture data were recorded. In the laboratory, the pyrenes were stored for one year in a temperature-controlled room at 20ºC and 75% (±10%) relative air humidity to assess changes in the percentage of germination and viability over time. In the field, a reduction in seed viability was observed over the study period, with a total loss of viability of non-germinated seeds at seven months after burial. The maximum germination (close to 26%) was observed in the samples that were exhumed between five and seven months after burial. In the field, seedling emergence did not exceed 10% and seedling mortality was not observed. The percentages of germination and of viable seeds decreased both in burial and stored seeds. The stored seeds maintained viability at up to six months, with marked reduction thereafter. After the germination tests (four months) in the laboratory, all of the remaining seeds were nonviable. The ecological, physiological and reproductive characteristics of the species are discussed, and we concluded that S. romanzoffiana seeds have short longevity after imbibition, and low potential for soil seed bank formation. Rev. Biol. Trop. 63 (2): 333-340. Epub 2015 June 01.

Syagrus romanzoffiana (Arecaceae) es una palma nativa y ampliamente distribuida de América del Sur. El presente estudio investigó la longevidad y la germinación de las semillas enterradas de esta especie en un banco experimental. Se realizaron pruebas de germinación y viabilidad de laboratorio para hacer una comparación con los resultados de campo. Pirenos (semillas encerradas por el endocarpio) fueron enterrados en el borde de un fragmento de bosque en julio (época seca) y exhumados mensualmente por un año, para la evaluación del contenido de agua y del porcentaje de semillas germinadas y viables. Las pruebas de germinación se realizaron en un germinador tipo Mangelsdorf a 30°C bajo luz constante y la evaluación de la viabilidad se realizó con la prueba de tetrazólio. Una muestra adicional de pirenos fue enterrada para evaluar el porcentaje de emergencia de las plántulas. Se tomaron los datos climáticos y se determinó la humedad del suelo. En el laboratorio, los pirenos se almacenaron durante un año en una sala de temperatura controlada a 20°C y 75% (±10%) de humedad relativa del aire, para evaluar los cambios en el porcentaje de germinación y la viabilidad en el tiempo. En el campo, se observó una reducción de la viabilidad de las semillas durante el período de estudio, con una pérdida total de la viabilidad de las semillas no germinadas a los siete meses después del entierro. La germinación máxima (cerca de 26%) se observó en las muestras que fueron exhumadas entre cinco y siete meses después del entierro. En el campo, la emergencia de las plántulas no superó el 10% y no se observó mortalidad de plántulas. Los porcentajes de germinación y de semillas viables disminuyeron tanto en el suelo como en el laboratorio. Las semillas almacenadas mantuvieron la viabilidad hasta por seis meses de almacenamiento, con una reducción marcada a partir de entonces. Después de las pruebas de germinación (cuatro meses) en el laboratorio, todas las semillas restantes eran inviables. Discutimos las características ecológicas, fisiológicas y reproductivas de la especie, y llegamos a la conclusión de que las semillas de S. romanzoffiana tienen corta duración después de la imbibición y bajo potencial de formación del banco de semillas en el suelo.

Germination and soil seed bank traits of Podocarpus angustifolius (Podocarpaceae): an endemic tree species from Cuban rain forests

Podocarpus angustifolius is an endangered recalcitrant-seeded small tree, endemic to mountain rain forests in the central and Pinar del Río regions in Cuba. In this study, the germination patterns of P. angustifolius seeds were evaluated and the nature of the soil seed bank was determined. Using a weighted two-factor design, we analyzed the combined germination response to seed source (i.e. freshly matured seeds directly collected from trees versus seeds extracted from soil samples) and pretreatment (i.e. seed water-immersion for 48h at room temperature). Germination was delayed for four weeks (≈30 days) in all cases, regardless of both factors analyzed. Moreover, nine additional days were necessary to achieve high germination values (in the case of fresh, pretreated seeds). These results overall may indicate the existence of a non-deep simple morphophysiological dormancy in P. angustifolius seeds. The water-immersion significantly enhanced seed germination, probably as a result of the hydration of recalcitrant seeds. Although germination of seeds extracted from soil samples was low, probably due to aging and pathogen effects throughout the time of burial, the study revealed the existence of a persistent soil seed bank (at least short-termed) of ≈42 viable seeds per m² in the upper 10cm of soil. Such a record is noteworthy since references to persistent soil seed banks in recalcitrant-seeded species are scarce in the literature. The population consequences derived from the formation of persistent soil seed banks in this endangered species are discussed. Rev. Biol. Trop. 59 (3): 1061-1069. Epub 2011 September 01.

Podocarpus angustifolius es un árbol endémico de los bosques lluviosos de la región de Pinar del Río y la parte central de Cuba, que se encuentra en peligro de extinción. En este estudio se evaluó la germinación de sus semillas y la naturaleza del banco de semillas del suelo. Específicamente, se analizó la respuesta germinativa de las semillas a dos factores: su procedencia (recolectadas directamente de los árboles versus extraídas de muestras de suelo) y el pretratamiento (inmersión en agua durante 48h a temperatura ambiente). La germinación no comenzó hasta las cuatro semanas (≈30 días) en todos los casos. Además, fueron necesarios 9 días más para alcanzar un valor elevado de germinación (en el caso de semillas recolectadas del árbol con pretratamiento), lo que parece indicar la existencia de un letargo de tipo morfofisiológico simple no profundo. El pretratamiento incrementó significativamente la germinación, posiblemente por hidratación de las semillas recalcitrantes. El estudio demostró la existencia de un banco de semillas persistente en el suelo, al menos de corta duración de ≈42 semillas viables por m² en los 10 primeros cm del suelo. Dicho hallazgo es destacable, ya que los casos descritos en la literatura sobre bancos persistentes en especies con semillas recalcitrantes son escasos. Además, se discute la importancia que tiene para esta especie amenazada la existencia de un banco de semillas persistente.

Soil seed bank and the effect of needle litter layer on seedling emergence in a tropical pine plantation

The soil seed bank is the basis for community establishment and permanence and plays a primary role in natural restoration of degraded or altered ecosystems. As part of a restoration project, this study aimed to quantify the soil seed bank and to evaluate the effect of the needle litter layer on seedling emergence. Soil samples from a pine plantation were collected at random in the field and set to germinate in a greenhouse. Half of them were covered by a 6cm layer of dead pine needles simulating field conditions. in the field, 20x20cm plots were established, half were left intact and half were cleaned from the litter needles. All four treatments had 15 replicates and seedling emergence was recorded during six months. Soil seed bank density was 1 222/m² from 17 morphotypes. in the field, the number of morphotypes and seedlings was only 9% and 6% respectively, of those emerged in the greenhouse, possibly due to watering and lack of predation in the latter. in both cases, herbs and graminoids were the dominant emerging seedlings, making up to 70-90% of the total. The needle layer didn’t prevent seeds from reaching the soil but strongly reduced (>50%) seedling emergence, although high variability within treatments resulted in no statistically significant differences. These results show that the needle layer hinders germination and/or emergence of seedlings from the seed bank. its removal may be a recommended technique to accelerate natural restoration in pine plantations. Rev. Biol. Trop. 59 (3): 1071-1079. Epub 2011 September 01.

El banco de semillas del suelo es la base para el establecimiento y la permanencia de una comunidad y desempeña un papel fundamental en la restauración natural de los ecosistemas degradados o alterados. Como parte de un proyecto de restauración, este estudio tuvo como objetivo cuantificar el banco de semillas del suelo y evaluar el efecto de la capa de hojarasca de pino sobre la emergencia de las plántulas. Las muestras de suelo de la plantación de pinos fueron recolectadas al azar en el campo y se pusieron a germinar en un invernadero. La mitad de ellas estaban cubiertas por una capa de 6cm de hojarasca simulando condiciones de campo. En el campo se establecieron parcelas de 20x20cm, la mitad se dejaron intactas y la otra mitad se limpiaron de la hojarasca. Para los cuatro tratamientos se realizaron 15 repeticiones y la emergencia de plántulas se registró durante seis meses. La densidad del banco de semillas del suelo fue de 1 222/m² de 17 morfotipos. En el campo, el número de morfotipos y plántulas fue sólo de 9% y 6% respectivamente, de los que emergieron en el invernadero, posiblemente debido al riego y la falta de depredación. En ambos casos las plántulas dominantes fueron las hierbas y gramíneas, alcanzando el 70-90% del total. La capa de hojarasca no impidió que las semillas llegaran al suelo, pero se presentó una emergencia de plántulas muy reducida (>50%), debido a la alta variabilidad de los tratamientos no se produjeron diferencias estadísticamente significativas. Estos resultados muestran que la capa de hojarasca impide la germinación y/o la emergencia de las plántulas del banco de semillas del suelo. Su eliminación puede ser una técnica recomendada para acelerar la restauración natural en las plantaciones de pino.

Young restored forests increase seedling recruitment in abandoned pastures in the Southern Atlantic rainforest

Planting seedlings is a common technique for abandoned pastures restoration in the tropics, supposedly by increasing the seedling recruitment and accelerating succession. In this study we evaluated the role of a young restored forest (one year old) in enhancing seedling establishment from two sources (seed rain and seed bank), in the Atlantic Rainforest region in Southern Brazil. We compared abandoned pasture, young restored forest and old-growth forest with respect to the seedlings recruited from different sources, by monitoring 40 permanent plots (0.5mx0.5m) over 20 months. From the three studied areas a total of 392 seedlings of 53 species were recruited. Species were mainly herbaceous (85%), pioneers (88%), zoochorous (51%) and small-seeded species (60%). Seedling recruitment from the seed bank (density and species richness) was higher and dominated by herbaceous species in the abandoned pasture and in the young restored forest; on the other hand, the recruitment of woody species from seed rain was more pronounced in the old-growth forest. The young restored forest increased the species richness of woody seedlings recruitment from the seed bank (two-fold) and from seed rain (three-fold) compared to the abandoned pasture. Also, the seedling density in young restored forest was still higher than abandoned pastures (seed bank: four times; seed rain: ten times). Our results show that even young restored areas enhance the establishment of woody species and should be considered an important step for pasture restoration. Rev. Biol. Trop. 58 (4): 1271-1282. Epub 2010 December 01.

La introducción de plántulas en pastizales abandonados es una técnica común de restauración de los bosques en los trópicos, debido a que incrementa el reclutamiento de plántulas y acelera la sucesión. En este estudio se evaluó el papel de un bosque restaurado joven (un año) en el reclutamiento de plántulas a través de dos fuentes (lluvia y banco de semillas) en la región del Bosque Atlántico en el sur de Brasil. Se comparó un pastizal abandonado, un bosque restaurado joven y un bosque secundario maduro en cuanto al reclutamiento de plántulas de diferentes fuentes, mediante el monitoreo permanente de 40 parcelas (0.5mx0.5m) durante 20 meses. En las tres áreas estudiadas se reclutaron 392 plántulas de 53 especies, principalmente herbáceas (85%), pioneras (88%), zoocoras (51%) y de semilla pequeña (60%). El reclutamiento de plántulas en el banco de semillas (densidad y riqueza de especies) fue el más alto y dominado por especies herbáceas en el pasto abandonado y en el bosque restaurado joven, el reclutamiento de especies leñosas por la lluvia de semillas fue más pronunciado en los bosques secundarios maduros. Cuando se compara con el pastizal abandonado, el bosque restaurado joven presentó una mayor riqueza de plántulas de especies leñosas reclutadas, tanto del banco (el doble) como de la lluvia de semillas (tres veces más); la densidad de plántulas en el bosque restaurado joven fue más alta que en los pastizales abandonados (cuatro veces en el banco y diez veces en la lluvia de semillas). Nuestros resultados muestran que las áreas restauradas aún jóvenes pueden aumentar el reclutamiento de especies leñosas y deben considerarse como un paso importante para la restauración de pastizales.

Phenology and recruitment of Caryocar costaricense (Caryocaceae), an endemic tree species of Southern Central America

Basic aspects of the reproductive biology are largely unknown for most tropical tree species, although they are important elements to understand the impacts of anthropogenic activities as logging and forest fragmentation on these populations. In this study, data are presented on leaf and reproductive phenology, fruit production and seedling demography of a population of an endemic tree species of Southern Central America, Caryocar costaricense. This species has been affected by selective logging and forest fragmentation of its habitat. Phenology was studied by observation of 15-22 tree crowns during two reproductive periods (2003 and 2005). Circular plots were established around 11 adult trees to count the number of fallen fruits and seedlings during three years (2003, 2004, 2005). Although reproductive phenology is restricted to the short dry season in this species, seed germination occurred year-round. Fruit and seedling production shows a strong inter-individual variation within the study populations, with two large trees producing nearly 50%-70% of the fruits and seedlings during two years. Most of the seeds that fall beneath the tree crown are covered by litterfall or removed by fauna. We found evidence that many of these seeds become part of a seed bank in the forest floor. Because of the observed reproductive dominance of few large trees in these populations, we propose that selective logging on reproductive trees can severely impact the recruitment of this species. Rev. Biol. Trop. 57 (3): 771-780. Epub 2009 September 30.

Los aspectos básicos de la biología reproductiva de árboles tropicales son en su mayoría desconocidos, aunque son conocimientos esenciales para entender el impacto de actividades antropogénicas como la tala selectiva y la fragmentación de bosques. En este estudio se presentan datos sobre la fenología foliar y reproductiva, la producción de frutos, y la demografía de plántulas de una población de Caryocar costaricense, una especie endémica del sur de América Central, afectada por tala selectiva y fragmentación de su hábitat original. La fenología fue estudiada por medio de la observación de las copas de 15 a 22 árboles adultos durante dos períodos reproductivos (años 2003 y 2005). Para estudiar la caída de frutos y la dinámica de germinación y supervivencia de plántulas, se establecieron parcelas circulares alrededor de 11 individuos adultos, donde se realizaron observaciones durante tres años (2003, 2004, 2005). Aunque la fenología reproductiva está limitada a la corta estación seca local, la germinación de semillas se da todo el año. La producción de frutos y plántulas mostró una alta variación inter-individual, con dos árboles produciendo 50-70% de todos los frutos y plántulas durante dos años. La mayoría de las semillas que caen bajo la copa son cubiertas por mantillo o removidas por la fauna. Muchas de estas semillas se vuelven parte de un banco de semillas latente en el piso del bosque. Debido a la dominancia reproductiva de unos pocos grandes árboles en estas poblaciones, se propone que la tala selectiva sobre individuos reproductivos puede provocar un impacto severo sobre el reclutamiento de nuevos individuos en estas poblaciones.

The impact of local extinction on genetic structure of wild populations of lima beans (Phaseolus lunatus) in the Central Valley of Costa Rica: consequences for the conservation of plant genetic resources

Plant populations may experience local extinction and at the same time new populations may appear in nearby suitable locations. Species may also colonize the same site on multiple occasions. Here, we examined the impact of local extinction and recolonization on the genetic structure of wild populations of lima beans (Phaseolus lunatus) in the Central valley of Costa Rica. We compared genetic diversity from the samples taken from the populations before and after extinction at 13 locations using microsatellite markers. Locations were classified according to the occurrence of extinction episodes during the previous five years into three groups: 1) populations that experienced extinction for more than one year, and were later recolonized (recolonized), 2) populations that did not experience local extinction (control), and 3) populations that did not experience local extinction during the study, but were cut to experimentally simulate extinction (experimental). Our data did not show a clear tendency in variation in allele frequencies, expected heterozygosity, and effective number of alleles within and between groups of populations. However, we found that the level of genetic differentiation between samples collected at different times at the same location was different in the three groups of populations. Recolonized locations showed the highest level of genetic differentiation (mean Fst= 0.2769), followed by control locations (mean Fst= 0.0576) and experimental locations (mean Fst= 0.0189). Similar findings were observed for Nei’s genetic distance between samples (di,j= 0.1786, 0.0400, and 0.0037, respectively). Our results indicate that genetic change in lima beans depends on the duration and frequency of local extinction episodes. These findings also showed that control populations are not in equilibrium. Implications of these results for the establishment of conservation strategies of genetic resources of lima beans are discussed. Rev. Biol. Trop. 56 (3): 1023-1041. Epub 2008 September 30.

Las poblaciones de plantas pueden experimentar extinción local, y al mismo tiempo, pueden surgir a sus alrededores nuevas poblaciones. Algunas especies pueden colonizar el mismo sitio en múltiples ocasiones. Aquí examinamos el impacto de la extinción local y recolonización en la estructura genética de poblaciones silvestres del frijol lima (Phaseolus lunatus) en el valle Central de Costa Rica. Comparamos la diversidad genética de muestras tomadas en poblaciones, antes y después de la extinción, en 13 sitios, usando marcadores de microsatélite. Según los episodios de extinción durante los cinco años previos, clasificamos los sitios así: 1) poblaciones que han experimentado extinción por más de un año, y después han recolonizado (recolonizado), 2) poblaciones que no han experimentado extinción local (control), y 3) poblaciones que no han experimentado extinción local durante el estudio, pero fueron cortadas experimentalmente, simulando una extinción (experimental). Nuestros datos no mostraron una clara tendencia en la variación de las frecuencias alélicas, heterozigosidad, o número efectivo de alelos en y entre grupos de poblaciones. Los niveles de diferenciación genética entre muestras recolectadas en diferentes momentos en el mismo sitio fueron diferentes en los tres grupos de poblaciones. Los sitios recolonizados mostraron el mayor nivel de diferenciación genética (Fst = 0.2769), seguidos de los sitios control (Fst= 0.0576) y sitios experimentales (Fst= 0.0189). Obtuvimos resultados similares en la distancia genética Neis entre muestras (d i,j = 0.1786, 0.0400, y 0.0037, respectivamente). Los cambios genéticos en los frijoles lima dependen de la duración y frecuencia de los episodios de extinción local. Las poblaciones "control" no están en equilibrio. Las implicaciones de estos resultados para el establecimiento de estrategias de conservación de los recursos genéticos de habas se encuentran en discusión.