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Título: Modeling the Ecological Responses of Tree Species to the Flood Pulse of the Amazon Negro River Floodplains
Título(s) alternativo(s): Modelagem das respostas ecológicas de espécies arbóreas ao pulso de inundação da planície de inundação do rio Amazonas Negro
Autor: Householder, John Ethan
Schöngart, Jochen
Piedade, Maria Teresa Fernandez
Junk, Wolfgang Johannes
Steege, H. ter
Montero, Juan Carlos
Assis, Rafael Leandro de
Aguiar, Daniel Praia Portela de
Pombo, Maihyra Marina
Quaresma, Adriano Costa
Demarchi, Layon Oreste
Parolin, Pia
Lopes, Aline
Feitoza, Gildo Vieira
Durgante, Flávia Machado
Albuquerque, Bianca Weiss
Chu, Antonia
Enßlin, Daniel
Fabian, Tobias
Fettweiß, Kirke
Hirsch, Moritz
Hombach, Myriam
Hubbuch, Alisa
Hutter, Benedikt
Jäger, Timo
Kober-Moritz, Ronja
Palavras-chave: ecosystem functioning
HOF models
hydrologic alteration
Igapo forest
niche optima
species response curves
Data do documento: 2021
Revista: Frontiers in Ecology and Evolution
Encontra-se em: Volume 9; Number 628606
Abstract: The large flood pulse of the Amazon basin is a principal driver of environmental heterogeneity with important implications for ecosystem function and the assembly of natural communities. Understanding species ecological response to the flood pulse is thus a key question with implications for theories of species coexistence, resource management, and conservation. Yet these remain largely undescribed for most species, and in particular for trees. The large flood pulse and high tree diversity of the Negro River floodplain makes it an ideal system to begin filling this knowledge gap. We merged historical hydrologic data with 41 forest inventories under variable flooding conditions distributed across the Negro River basin, comprising a total area of 34 ha, to (i) assess the importance of flood duration as a driver of compositional variation, (ii) model the response curve shapes of 111 of the most frequent tree species in function of flood duration, and (iii) derive their niche properties (optima and tolerance). We found that flood duration is a strong driver of compositional turnover, although the majority site-to-site variation in forest composition still remains unexplained. About 73% of species responded to the flood duration gradient, exhibiting a diversity of shapes, but most frequently skewed. About 29% of species were clearly favored by flood durations >120 days year–1, and 44% of species favored by shorter floods. The median niche breadth was 85 flood days year–1, corresponding to approximately 30% of the flood duration gradient. A significant subset of species (27%) did not respond to flooding, but rather exhibited wide tolerance to the flood gradient. The response models provided here offer valuable information regarding tree species differential capacity to grow, survive, and regenerate along an ecologically important gradient and are spatially valid for the Amazon Negro basin. These attributes make them an appealing tool with wide applicability for field and experimental studies in the region, as well as for vegetation monitoring and simulation models of floodplain forest change in the face of hydrologic alteration.
Resumo: O grande pulso de inundação da bacia amazônica é o principal impulsionador da heterogeneidade ambiental, com implicações importantes para o funcionamento do ecossistema e a formação de comunidades naturais. Compreender a resposta ecológica das espécies ao pulso de inundação é, portanto, uma questão chave com implicações para as teorias de coexistência de espécies, gestão de recursos e conservação. No entanto, estes permanecem em grande parte não descritos para a maioria das espécies e, em particular, para as árvores. O grande pulso de inundação e a alta diversidade de árvores da planície de inundação do Rio Negro a tornam um sistema ideal para começar a preencher essa lacuna de conhecimento. Nós combinamos dados hidrológicos históricos com 41 inventários florestais sob condições variáveis ​​de inundação, distribuídos pela bacia do Rio Negro, compreendendo uma área total de 34 ha, para (i) avaliar a importância da duração da inundação como um fator de variação da composição, (ii) modelar as formas da curva de resposta de 111 das espécies de árvores mais frequentes em função da duração da inundação, e (iii) derivar suas propriedades de nicho (ótimos e tolerância). Descobrimos que a duração da inundação é um forte impulsionador da mudança de composição, embora a variação da maioria de local para local na composição da floresta ainda permaneça inexplicada. Cerca de 73% das espécies responderam ao gradiente de duração da inundação, exibindo uma diversidade de formas, mas mais frequentemente enviesadas. Cerca de 29% das espécies foram claramente favorecidas por durações de inundação> 120 dias ano embora a maioria das variações de local para local na composição da floresta ainda permaneça inexplicada. Cerca de 73% das espécies responderam ao gradiente de duração da inundação, exibindo uma diversidade de formas, mas mais frequentemente enviesadas. Cerca de 29% das espécies foram claramente favorecidas por durações de inundação> 120 dias ano embora a maioria das variações de local para local na composição da floresta ainda permaneça inexplicada. Cerca de 73% das espécies responderam ao gradiente de duração da inundação, exibindo uma diversidade de formas, mas mais frequentemente enviesadas. Cerca de 29% das espécies foram claramente favorecidas por durações de inundação> 120 dias ano-1 , e 44% das espécies favorecidas por enchentes mais curtas. A largura de nicho mediana foi de 85 dias de inundação ano –1, correspondendo a aproximadamente 30% do gradiente de duração da inundação. Um subconjunto significativo de espécies (27%) não respondeu às inundações, mas exibiu ampla tolerância ao gradiente de inundação. Os modelos de resposta fornecidos aqui oferecem informações valiosas sobre a capacidade diferencial das espécies de árvores de crescer, sobreviver e se regenerar ao longo de um gradiente ecologicamente importante e são espacialmente válidos para a bacia do Amazonas Negro. Esses atributos os tornam uma ferramenta atraente com ampla aplicabilidade para estudos de campo e experimentais na região, bem como para monitoramento de vegetação e modelos de simulação de mudança de floresta de várzea diante de alterações hidrológicas.
DOI: 10.3389 / fevo.2021.628606
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