Meta-analysis of the differential effects of habitat fragmentation and degradation on plant genetic diversity.

Genetic diversity is a key factor for population survival and evolution. However, anthropogenic habitat disturbance can erode it, making populations more prone to extinction. Aiming to assess the global effects of habitat disturbance on plant genetic variation, we conducted a meta-analysis based on 92 case studies obtained from published literature. We compared the effects of habitat fragmentation and degradation on plant allelic richness and gene diversity (equivalent to expected heterozygosity) and tested whether such changes are sensitive to different life-forms, life spans, mating systems, and commonness. Anthropogenic disturbance had a negative effect on allelic richness, but not on gene diversity. Habitat fragmentation had a negative effect on genetic variation, whereas habitat degradation had no effect. When we examined the individual effects in fragmented habitats, allelic richness and gene diversity decreased, but this decrease was strongly dependent on certain plant traits. Specifically, common long-lived trees and self-incompatible species were more susceptible to allelic richness loss. Conversely, gene diversity decreased in common short-lived species (herbs) with self-compatible reproduction. In a wider geographical context, tropical plant communities were more sensitive to allelic richness loss, whereas temperate plant communities were more sensitive to gene diversity loss. Our synthesis showed complex responses to habitat disturbance among plant species. In many cases, the absence of effects could be the result of the time elapsed since the disturbance event or reproductive systems favoring self-pollination, but attention must be paid to those plant species that are more susceptible to losing genetic diversity, and appropriate conservation should be actions taken.

Meta-Análisis de los Efectos Diferenciales de la Fragmentación y Degradación del Hábitat sobre la Diversidad Genética de las Plantas Resumen La diversidad genética es un factor clave para la supervivencia y evolución de las poblaciones. Sin embargo, la perturbación antropogénica de los hábitats puede dañar esta diversidad, volviendo a las poblaciones más susceptibles a la extinción. Con el objetivo de evaluar los efectos globales de la perturbación del hábitat sobre la variación genética de las plantas, realizamos un meta-análisis basado en 92 estudios de caso obtenidos de la literatura publicada. Comparamos los efectos de la degradación y fragmentación del hábitat sobre la riqueza de alelos y la diversidad de genes (equivalente a la heterocigosidad esperada) de las plantas y probamos si dichos cambios son sensibles para diferentes formas de vida, tiempos de vida, sistemas de apareamiento y preponderancia. La perturbación antropogénica tuvo un efecto negativo sobre la riqueza de alelos, pero no sobre la diversidad genética. La fragmentación del hábitat tuvo un efecto negativo sobre la variación genética, mientras que la degradación del hábitat no tuvo efecto. Cuando examinamos los efectos individuales en los hábitats fragmentados, la riqueza de alelos y la diversidad genética disminuyeron, pero esta disminución estuvo vinculada fuertemente con ciertas características de las plantas. Específicamente, los árboles de larga vida y las especies auto-incompatibles fueron más susceptibles a la pérdida de la riqueza de alelos. De manera contraria, la diversidad genética disminuyó en especies comunes de vida corta (hierbas) con reproducción auto-compatibles. En un contexto geográfico más amplio, las comunidades de plantas tropicales fueron más sensibles a la pérdida de la riqueza de alelos, mientras que las comunidades de plantas de zonas templadas fueron más sensibles a la pérdida de diversidad de genes. Nuestra síntesis mostró respuestas complejas a la perturbación del hábitat entre las especies de plantas. En muchos casos, la ausencia de efectos podría ser el resultado del tiempo transcurrido desde el evento de perturbación o los sistemas reproductivos que favorecen la auto-polinización, pero se le debe prestar atención a aquellas especies de plantas que son más susceptibles a la pérdida de la diversidad genética, para así poder realizar las acciones de conservación apropiadas.

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.