Understanding different dominance patterns in western Amazonian forests.

Dominance of neotropical tree communities by a few species is widely documented, but dominant trees show a variety of distributional patterns still poorly understood. Here, we used 503 forest inventory plots (93,719 individuals ≥2.5 cm diameter, 2609 species) to explore the relationships between local abundance, regional frequency and spatial aggregation of dominant species in four main habitat types in western Amazonia. Although the abundance-occupancy relationship is positive for the full dataset, we found that among dominant Amazonian tree species, there is a strong negative relationship between local abundance and regional frequency and/or spatial aggregation across habitat types. Our findings suggest an ecological trade-off whereby dominant species can be locally abundant (local dominants) or regionally widespread (widespread dominants), but rarely both (oligarchs). Given the importance of dominant species as drivers of diversity and ecosystem functioning, unravelling different dominance patterns is a research priority to direct conservation efforts in Amazonian forests.

The role of topographic-derived hydrological variables in explaining plant species distributions in Amazonia / O papel de variáveis hidrológicas derivadas da topografia em explicar a distribuição de espécies de plantas na Amazônia

In Amazonian terra-firme non inundated forests, local floristic composition and species occurrence are explained by water availability as determined by topographic conditions. Topographic complexity can render these conditions quite variable across the landscape and the effects on plant ecological responses are difficult to document. We used a set of topographically defined hydrological metrics to evaluate community composition and single-species responses of four plant groups [pteridophytes (ferns and lycophytes), Melastomataceae, palms (Arecaceae) and Zingiberales] to topographic conditions in the middle Juruá River region, in western Brazilian Amazonia. The area spans two geological formations (Içá and Solimões) with contrasting topography. River terraces are also found along the main rivers in the area. Local topographic conditions were approximated by height above the nearest drainage (HAND), slope, and Strahler´s drainage order, all obtained from a SRTM digital elevation model (DEM). Data were analyzed using linear and generalized linear mixed models and regression trees. HAND was most successful in explaining floristic composition for all plant groups, except for Melastomataceae, and was more important in the hilly Içá formation than in the Solimões. Individual occurrences of 57% species were predicted by at least one of the topographic variables, suggesting a marked habitat specialization along topographic gradients. For these species, response models using SRTM-DEM-derived variables gave similar results than models using field-measured topography only. Our results suggest that topographical variables estimated from remote sensing can be used to predict local variation in the structure of plant communities in tropical forests.(AU)

Nas florestas de terra firme não inundáveis da Amazônia, a composição florística e a ocorrência de espécies podem ser explicadas pela disponibilidade hídrica relacionada com a topografia. Dada a complexidade topográfica, a disponibilidade de água pode ser bastante variável e seus efeitos na resposta das plantas, difícil de documentar. Neste estudo avaliamos as respostas individuais de espécie de quatro grupos de plantas [pteridófitas (samambaias e licófitas), Melastomataceae, palmeiras (Arecaceae) e Zingiberales] às condições topográficas na região do médio Rio Juruá, no oeste da Amazônia brasileira. A área abrange duas formações geológicas (Içá e Solimões) com topografias contrastantes. Terraços fluviais também são encontrados ao longo dos rios principais. As condições topográficas foram medidas usando a altura acima da drenagem mais próxima (HAND), declividade e ordem de drenagem de Strahler, todas obtidas a partir de um modelo digital de elevação SRTM-DEM. Os dados foram analisados usando modelos lineares generalizados mistos e árvores de regressão. HAND foi a principal variável explicativa da composição florística para todos os grupos de plantas, exceto Melastomataceae, tendo maior efeito na formação Içá do que na Solimões. Ocorrências individuais de 57% das espécies foram explicadas por pelo menos uma das variáveis, sugerindo uma especialização marcada de habitat ao longo de gradientes topográficos. Para essas espécies, modelos usando variáveis derivadas do SRTM-DEM deram resultados semelhantes aos modelos usando apenas a topografia medida em campo, o que indicam que variáveis topográficas derivadas do SRTM-DEM podem ser usadas para prever variações locais na estrutura de comunidades de plantas em florestas tropicais.(AU)

Amazon tree dominance across forest strata.

The forests of Amazonia are among the most biodiverse plant communities on Earth. Given the immediate threats posed by climate and land-use change, an improved understanding of how this extraordinary biodiversity is spatially organized is urgently required to develop effective conservation strategies. Most Amazonian tree species are extremely rare but a few are common across the region. Indeed, just 227 'hyperdominant' species account for >50% of all individuals >10 cm diameter at 1.3 m in height. Yet, the degree to which the phenomenon of hyperdominance is sensitive to tree size, the extent to which the composition of dominant species changes with size class and how evolutionary history constrains tree hyperdominance, all remain unknown. Here, we use a large floristic dataset to show that, while hyperdominance is a universal phenomenon across forest strata, different species dominate the forest understory, midstory and canopy. We further find that, although species belonging to a range of phylogenetically dispersed lineages have become hyperdominant in small size classes, hyperdominants in large size classes are restricted to a few lineages. Our results demonstrate that it is essential to consider all forest strata to understand regional patterns of dominance and composition in Amazonia. More generally, through the lens of 654 hyperdominant species, we outline a tractable pathway for understanding the functioning of half of Amazonian forests across vertical strata and geographical locations.

Bamboo, climate change and forest use: A critical combination for southwestern Amazonian forests?

About 160 000 km2 of forests in the border zone between Brazil and Peru are dominated by semi-scandent bamboos (Guadua spp.). We argue that both predicted decreased precipitation during the dry season and widespread anthropogenic disturbances will significantly increase the distribution and biomass of bamboos in the area. Seasonal dryness favours the growth of evergreen bamboos in relation to trees that shed their leaves during the dry season. Disturbance can be beneficial for the bamboo because, as a clonal plant, it is often able to recover more rapidly than trees. It also withstands dry season better than many trees. The bamboo life cycle ends in a mass mortality event every 28 years, producing potential fuel for a forest fire. Presently, natural forest fires hardly exist in the area. However, in the projected future climate with more pronounced dry season and with increased fuel load after bamboo die-off events the forests may start to catch fire that has escaped from inhabited areas or even started naturally. Fires can kill trees, thus further increasing the fuel load of the forest. As a result, the landscape may start to convert to a savanna ecosystem.

White sand vegetation in an Amazonian lowland under the perspective of a young geological history.

What controls the formation of patchy substrates of white sand vegetation in the Amazonian lowlands is still unclear. This research integrated the geological history and plant inventories of a white sand vegetation patch confined to one large fan-shaped sandy substrate of northern Amazonia, which is related to a megafan environment. We examined floristic patterns to determine whether abundant species are more often generalists than the rarer one, by comparing the megafan environments and older basement rocks. We also investigated the pattern of species accumulation as a function of increasing sampling effort. All plant groups recorded a high proportion of generalist species on the megafan sediments compared to older basement rocks. The vegetation structure is controlled by topographic gradients resulting from the smooth slope of the megafan morphology and microreliefs imposed by various megafan subenvironments. Late Pleistocene-Holocene environmental disturbances caused by megafan sedimentary processes controlled the distribution of white sand vegetation over a large area of the Amazonian lowlands, and may have also been an important factor in species diversification during this period. The integration of geological and biological data may shed new light on the existence of many patches of white sand vegetation from the plains of northern Amazonia.

Similar understorey structure in spite of edaphic and floristic dissimilarity in Amazonian forests / Similaridade na estrutura do subosque a despeito de dissimilaridades edáficas e florísticas em florestas da Amazônia

Forest structure determines light availability for understorey plants. The structure of lowland Amazonian forests is known to vary over long edaphic gradients, but whether more subtle edaphic variation also affects forest structure has not beenresolved. In western Amazonia, the majority of non-flooded forests grow on soils derived either from relatively fertile sediments of the Pebas Formation or from poorer sediments of the Nauta Formation. The objective of this study was to compare structure and light availability in the understorey of forests growing on these two geological formations. We measured canopy openness and tree stem densities in three size classes in northeastern Peru in a total of 275 study points in old-growth terra firme forests representing the two geological formations. We also documented variation in floristic composition (ferns, lycophytes and the palm Iriartea deltoidea) and used Landsat TM satellite image information to model the forest structural and floristic features over a larger area. The floristic compositions of forests on the two formations were clearly different, and this could also be modelled with the satellite imagery. In contrast, the field observations of forest structure gave only a weak indication that forests on the Nauta Formation might be denser than those on the Pebas Formation. The modelling of forest structural features with satellite imagery did not support this result. Our results indicate that the structure of forest understorey varies much less than floristic composition does over the studied edaphic difference.(AU)

A estrutura florestal determina a disponibilidade de luz para plantas do subosque. Nas planícies Amazônicas, a estrutura florestal varia com fortes gradientes edáficos. O possível efeito de variações edáficas mais sutis sob a estrutura das florestas não está resolvido. Na Amazônia ocidental, a maioria das florestas não-inundadas crescem em solos derivados de sedimentos relativamente férteis da Formação Pebas ou de sedimentos mais pobres da Formação Nauta. Nosso objetivo é comparar a disponilidade de luz e a estrutura do subosque de florestas crescendo sobre duas formações geológicas. Nós medimos a abertura do dossel e a densidade de troncos de árvores em três classes de diâmetro no nordeste Peruano, totalizando 275 pontos de estudo em florestas de terra-firme representando as duas formações geológicas. Além disso, documentamos as variações na composição florística (samambaias, licófitas e a palmeira Iriartea deltoidea) e utilizamos informações de imagens de satélite Landsat TM para modelar as características estruturais e florísticas das florestas em uma área mais ampla. A composição florística sobre as duas formações foram claramente distintas e isso também pôde ser modelado com as imagens de satélite. Já as observações de campo sobre a estrutura da floresta deram uma fraca indicação de que as florestas sobre a Formação Nauta poderiam ser mais densas do que as florestas sobre a Formação Pebas. A modelagem das caraterísticas da estrutura florestal com imagens de satélite não deram o mesmo resultado. Nossos resultados indicam que a estrutura do subosque varia muito menos do que composição florística no gradiente edáfico estudado.(AU)

Similar understorey structure in spite of edaphic and floristic dissimilarity in Amazonian forests / Similaridade na estrutura do subosque a despeito de dissimilaridades edáficas e florísticas em florestas da Amazônia

Forest structure determines light availability for understorey plants. The structure of lowland Amazonian forests is known to vary over long edaphic gradients, but whether more subtle edaphic variation also affects forest structure has not beenresolved. In western Amazonia, the majority of non-flooded forests grow on soils derived either from relatively fertile sediments of the Pebas Formation or from poorer sediments of the Nauta Formation. The objective of this study was to compare structure and light availability in the understorey of forests growing on these two geological formations. We measured canopy openness and tree stem densities in three size classes in northeastern Peru in a total of 275 study points in old-growth terra firme forests representing the two geological formations. We also documented variation in floristic composition (ferns, lycophytes and the palm Iriartea deltoidea) and used Landsat TM satellite image information to model the forest structural and floristic features over a larger area. The floristic compositions of forests on the two formations were clearly different, and this could also be modelled with the satellite imagery. In contrast, the field observations of forest structure gave only a weak indication that forests on the Nauta Formation might be denser than those on the Pebas Formation. The modelling of forest structural features with satellite imagery did not support this result. Our results indicate that the structure of forest understorey varies much less than floristic composition does over the studied edaphic difference.

A estrutura florestal determina a disponibilidade de luz para plantas do subosque. Nas planícies Amazônicas, a estrutura florestal varia com fortes gradientes edáficos. O possível efeito de variações edáficas mais sutis sob a estrutura das florestas não está resolvido. Na Amazônia ocidental, a maioria das florestas não-inundadas crescem em solos derivados de sedimentos relativamente férteis da Formação Pebas ou de sedimentos mais pobres da Formação Nauta. Nosso objetivo é comparar a disponilidade de luz e a estrutura do subosque de florestas crescendo sobre duas formações geológicas. Nós medimos a abertura do dossel e a densidade de troncos de árvores em três classes de diâmetro no nordeste Peruano, totalizando 275 pontos de estudo em florestas de terra-firme representando as duas formações geológicas. Além disso, documentamos as variações na composição florística (samambaias, licófitas e a palmeira Iriartea deltoidea) e utilizamos informações de imagens de satélite Landsat TM para modelar as características estruturais e florísticas das florestas em uma área mais ampla. A composição florística sobre as duas formações foram claramente distintas e isso também pôde ser modelado com as imagens de satélite. Já as observações de campo sobre a estrutura da floresta deram uma fraca indicação de que as florestas sobre a Formação Nauta poderiam ser mais densas do que as florestas sobre a Formação Pebas. A modelagem das caraterísticas da estrutura florestal com imagens de satélite não deram o mesmo resultado. Nossos resultados indicam que a estrutura do subosque varia muito menos do que composição florística no gradiente edáfico estudado.

Dispersal, environment, and floristic variation of western Amazonian forests.

The distribution of plant species, the species compositions of different sites, and the factors that affect them in tropical rain forests are not well understood. The main hypotheses are that species composition is either (i) uniform over large areas, (ii) random but spatially autocorrelated because of dispersal limitation, or (iii) patchy and environmentally determined. Here we test these hypotheses, using a large data set from western Amazonia. The uniformity hypothesis gains no support, but the other hypotheses do. Environmental determinism explains a larger proportion of the variation in floristic differences between sites than does dispersal limitation; together, these processes explain 70 to 75% of the variation. Consequently, it is important that management planning for conservation and resource use take into account both habitat heterogeneity and biogeographic differences.

COMPARACION FLORISTICA DE DOCE PARCELAS EN BOSQUE DE TIERRA FIRME EN LA AMAZONIA PERUANA

Floristic composition of twelve plots, 25 m by 25 m, was studied in the Peruvian Amazonia in order to investigate if it were possible to use a part of the flora as an indicator of the changes observed in other components of the flora. Floristic similarities among the plots were calculated using six different taxonomic or physiognomic groups: ferns, the families Melastomataceae and Myristicaceae, trees thicker than 2.5 cm diameter at breast hight (DBH), trees between 2.5 cm and 5 cm DBH, and trees thicker than 5 cm DBH. The similarities were used for agglomerati ve classifications of the plots and for analyzing the correlations among the different groups of plants with Mantel's test. The results indicate that floristic changes were similar in all of the groups and therefore every group can potentially be used as an indicator.

Um estudo da composição florística de doze parcelas de 25 m 25 m foi realizado na Amazônia peruana com o objetivo de observar a possibilidade de utilizar uma parte da flora como indicador para as alterações anotadas em outros elementos da flora. As similaridades florísticas entre as parcelas foram definidas usando seis grupos taxonômicos ou fisionômicos diferentes: fetos, as famílias Melastomataceae e Myristicaceae, árvores com diâmetro á altura do peito (DAP) maior a 2.5 cm, árvores com DAP entre 2.5 cm e 5 cm, e árvores maiores a 5 cm de DAP. As similaridades foram utilizadas para classificar as parcelas e para analisar as correlações entre os grupos diferentes de plantas com a prova de Mantel. Os resultados mostram que as alterações florísticas são similares em todos os grupos, e por isso qualquer destes grupos é capaz de servir de indicador.

Comparacion floristica de doce parcelas en bosque de tierra firme en la amazonia peruana

Floristic composition of twelve plots, 25 m by 25 m, was studied in the Peruvian Amazonia in order to investigate if it were possible to use a part of the flora as an indicator of the changes observed in other components of the flora. Floristic similarities among the plots were calculated using six different taxonomic or physiognomic groups: ferns, the families Melastomataceae and Myristicaceae, trees thicker than 2.5 cm diameter at breast hight (DBH), trees between 2.5 cm and 5 cm DBH, and trees thicker than 5 cm DBH. The similarities were used for agglomerati ve classifications of the plots and for analyzing the correlations among the different groups of plants with Mantel's test. The results indicate that floristic changes were similar in all of the groups and therefore every group can potentially be used as an indicator.

Um estudo da composição florística de doze parcelas de 25 m 25 m foi realizado na Amazônia peruana com o objetivo de observar a possibilidade de utilizar uma parte da flora como indicador para as alterações anotadas em outros elementos da flora. As similaridades florísticas entre as parcelas foram definidas usando seis grupos taxonômicos ou fisionômicos diferentes: fetos, as famílias Melastomataceae e Myristicaceae, árvores com diâmetro á altura do peito (DAP) maior a 2.5 cm, árvores com DAP entre 2.5 cm e 5 cm, e árvores maiores a 5 cm de DAP. As similaridades foram utilizadas para classificar as parcelas e para analisar as correlações entre os grupos diferentes de plantas com a prova de Mantel. Os resultados mostram que as alterações florísticas são similares em todos os grupos, e por isso qualquer destes grupos é capaz de servir de indicador.

Lago amazonas: fact or fancy?

It has been suggested that a huge lake, Lago Amazonas, covered a large part of the Amazon basin until as recently as two thousand years ago. According to this hypothesis, the topmost sediments in western Amazonia are almost universally young deposite of lacustrine and deltaic origin. The hypothesis has gained some attention among biologists because of its implications for biological phenomena in Amazonia, especially biogeography and biodiversity. According to the available geological data, however, Amazonia is geologically far more complex than assumed by the lake hypothesis. In the following discussion we will point out the weaknesses of the Lago Amazonas hypothesis, and indicate alternative explanations of the surface geology that are based on tectonically controlled fluvial deposition.

Foi proposta a idéia que uma parte importante da bacia do Amazonas foi coberta por um vasto lago, Lago Amazonas, até há época tão recente como dois mil anos atrás. Segundo esta hipótese os sedimentos de topo na região ocidental da Amazônia são quase universalmente depósitos recentes de origem lacustre e estuário. A hipótese tem chamado atenção dos biólogos pelas suas implicações com fenômenos biológicos na Amazônia, particularmente com a biogeografìa e a biodiversidade.A Amazônia, apresenta, contudo, uma unidade geologicamente muito mais complexa do que pressupõe esta hipótese de lago, hipótese que nem tem apoio dos dados disponíveis sobre o tectonismo, a geomorfologia, a estratigrafia e os solos. Vastas áreas nas regiões do Peru e da Bolivia da bacia do Amazonas se caracterizam atualmente pela deposição fluvial, dominada pelos processos tectônicais. São processos que foram ativos durante dezenas de milhões de anos explicando assim a acumulação dos sedimentos Quaternários não-consolidados, característicos da região ocidental da Amazônia. Há uma variação extensa dos sedimentos de topo tanto pela sua composição como pela sua idade devido às influências locais de fatores diferentes. A hipótese que pressupõe o ambiente de depósitos ter no recente passado diferido basicamente do ambiente atual, precisava, para ser aceita, provas mais convincentes do que foi presentado pelos proponentes da hipótese de Lago Amazonas.Devido à instalidade e heterogeneidade do meio ambiente da Amazônia, é preciso prudência quando se generaliza baseando-se nas observações duma área limitada. Sistemas de depósitos diferentes são capazes de produzir sedimentos estratigrafica mente semelhantes, independentemente um do outro. Sem ter provas evidentes tanto da continuidade como da deposição simultanea, estabelecer uma correlação entre formações de locais remotos parece muito arriscado.

LAGO AMAZONAS: FACT OR FANCY?

It has been suggested that a huge lake, Lago Amazonas, covered a large part of the Amazon basin until as recently as two thousand years ago. According to this hypothesis, the topmost sediments in western Amazonia are almost universally young deposite of lacustrine and deltaic origin. The hypothesis has gained some attention among biologists because of its implications for biological phenomena in Amazonia, especially biogeography and biodiversity. According to the available geological data, however, Amazonia is geologically far more complex than assumed by the lake hypothesis. In the following discussion we will point out the weaknesses of the Lago Amazonas hypothesis, and indicate alternative explanations of the surface geology that are based on tectonically controlled fluvial deposition.

Foi proposta a idéia que uma parte importante da bacia do Amazonas foi coberta por um vasto lago, Lago Amazonas, até há época tão recente como dois mil anos atrás. Segundo esta hipótese os sedimentos de topo na região ocidental da Amazônia são quase universalmente depósitos recentes de origem lacustre e estuário. A hipótese tem chamado atenção dos biólogos pelas suas implicações com fenômenos biológicos na Amazônia, particularmente com a biogeografìa e a biodiversidade.A Amazônia, apresenta, contudo, uma unidade geologicamente muito mais complexa do que pressupõe esta hipótese de lago, hipótese que nem tem apoio dos dados disponíveis sobre o tectonismo, a geomorfologia, a estratigrafia e os solos. Vastas áreas nas regiões do Peru e da Bolivia da bacia do Amazonas se caracterizam atualmente pela deposição fluvial, dominada pelos processos tectônicais. São processos que foram ativos durante dezenas de milhões de anos explicando assim a acumulação dos sedimentos Quaternários não-consolidados, característicos da região ocidental da Amazônia. Há uma variação extensa dos sedimentos de topo tanto pela sua composição como pela sua idade devido às influências locais de fatores diferentes. A hipótese que pressupõe o ambiente de depósitos ter no recente passado diferido basicamente do ambiente atual, precisava, para ser aceita, provas mais convincentes do que foi presentado pelos proponentes da hipótese de Lago Amazonas.Devido à instalidade e heterogeneidade do meio ambiente da Amazônia, é preciso prudência quando se generaliza baseando-se nas observações duma área limitada. Sistemas de depósitos diferentes são capazes de produzir sedimentos estratigrafica mente semelhantes, independentemente um do outro. Sem ter provas evidentes tanto da continuidade como da deposição simultanea, estabelecer uma correlação entre formações de locais remotos parece muito arriscado.