Changes in phenology and seeds functional traits along a successional gradient in secondary Andean Tropical Mountain Forest
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Los bosques secundarios se están volviendo dominantes en los paisajes tropicales debido a las fuertes y generalizadas perturbaciones provocadas por el hombre. Los bosques tropicales andinos de montaña (ATMF) han sido intervenidos durante siglos y, en países como Colombia, queda menos del 20 percent-flag-change de la cobertura original. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de cuantificar la biodiversidad y la dinámica de los remanentes de ATMF secundarios y maduros. La dinámica sucesional en los bosques depende de algunos procesos críticos como la dispersión de semillas, la persistencia de las mismas y el establecimiento de las plántulas. Durante la regeneración, mecánicamente, el dominio de las especies pioneras al principio de la sucesión se atribuye a su capacidad de adquirir recursos rápidamente (estrategias adquisitivas); y el dominio de las especies tolerantes a la sombra más adelante en la sucesión se debe a sus estrategias más conservadoras que reducen la susceptibilidad al estrés. Estos procesos pueden entenderse estudiando los rasgos funcionales relacionados con la fenología (por ejemplo, el ciclo de producción de flores y frutos), las semillas y la planta entera. Por ejemplo, se sabe que los rasgos funcionales de las hojas están asociados a la capacidad de las especies de crecimiento rápido para prosperar en el entorno rico en luz de las etapas de sucesión temprana (por ejemplo, alta área foliar específica-SLA y bajo contenido de materia seca foliar-LDMC) y, las especies de crecimiento lento que dominan en el entorno de baja luz de las etapas de sucesión tardía (por ejemplo, baja SLA y mayor LDMC). Además, la masa de la semilla puede afectar a procesos como la dispersión y el establecimiento de las plántulas, mientras que rasgos de la semilla como el grosor de la cubierta y la proporción embrión-endospermo pueden determinar la germinación. Sin embargo, la dinámica sucesional en ATMF es muy poco conocida, y mi objetivo general es entender cómo la fenología de las plantas, los rasgos funcionales de las semillas y las plantas, y los bancos de semillas del suelo cambian a lo largo de un gradiente sucesional en ATMF. Lo que incluirá el estudio de la relación entre los rasgos funcionales de las semillas, las hojas y los tallos, el análisis de los cambios en los rasgos funcionales de las semillas a lo largo del gradiente sucesional, y la comparación entre la diversidad taxonómica y funcional de las especies en el banco de semillas del suelo, con los adultos, los juveniles y las plántulas de las plantas leñosas. El estudio se realizará en una red de parcelas permanentes alrededor de la Sabana de Bogotá en cuatro sitios. Para estudiar la dinámica fenológica, registraré la intensidad, duración y estacionalidad de las fenofases. Se recolectarán semillas en el campo, paralelamente al censo fenológico. Estas semillas se utilizarán en los experimentos de germinación para medir diez (10) rasgos funcionales de las semillas (masa seca de la semilla, síndrome de dispersión, relación embrión-endospermo, grosor de la cubierta de la semilla, permeabilidad de la semilla, tasa de respiración de la semilla, contenido de nitrógeno, fósforo y carbono de la semilla, y tasas de germinación de la semilla). Las mediciones preexistentes de ocho (8) rasgos funcionales foliares y leñosos (área foliar específica (SLA cm2 g-1), contenido de materia seca foliar (LDMC, mg g-1), grosor de la hoja (T, mm), tasa máxima de fijación de carbono (Amax ampersand-flag-changemicro;mol CO m-2 s-1), altura máxima de la especie (Hmax, m), densidad de la madera y contenido de nitrógeno (NL) y carbono (CL) en la hoja) se relacionarán con los rasgos vistos. Finalmente, cuantificaré la dinámica del banco de semillas del suelo (SSB) midiendo la emergencia de las plántulas y analizando el cambio en la diversidad taxonómica y funcional de las plántulas del banco de semillas del suelo (SSB), los juveniles y los adultos en el gradiente sucesional.
Secondary forests are becoming dominant in tropical landscapes due to strong and widespread human-driven disturbance. Andean Tropical Mountain Forests (ATMF) have been intervened for centuries and, in country such as Colombia, fewer than 20 percent-flag-change of the original cover remain. Thus, there is an urgent need to quantify the biodiversity and dynamics of secondary and mature ATMF remnants. Successional dynamics in forests depend on some critical processes such as seed dispersion, seed persistence, and seedlings establishment. During the regeneration, mechanistically, the dominance of pioneer species at the beginning of succession is attributed to their capacity to acquire resources rapidly (acquisitive strategies); and the dominance of shade-tolerant species later in succession is due to their more conservative strategies that reduce susceptibility to stress. These processes can be understood by studying functional traits related to phenology (e.g., the production cycle of flower and fruit), seeds, and whole plant. For instance, it is known leaf functional traits are associated with the capacity of fast-growing species thrive in the rich light environment ofw early-successional stages (e.g., high specific leaf area-SLA and low leaf dry matter content-LDMC) and, the slow-growing species that dominate under the low light environment of late-successional stages (e.g., low SLA and higher LDMC). Moreover, seed mass may affect processes like dispersal and seedling establishment, while seed traits such as coat thickness and embryo-endosperm ratio can determine germination. However, the successional dynamics in ATMF are very poorly known, and my general objective is to understand how plant phenology, seed and plant functional traits, and soil seed banks change along a successional gradient in ATMF. Which will include the study of the relationship between seed, leaf, and stem functional traits, the analysis of changes in seed functional traits along the successional gradient, and comparison between species taxonomic and functional diversity in the soil seed bank, with adult, juvenile, and seedlings of woody plants. The study will be done in a network of permanent plots around the Bogota Sabana in four sites. To study phenological dynamics, I will record phenophase intensity, duration, and seasonality. Seeds will be collected in the field, in parallel with the phenology census. These seeds will be used in the germination experiments to measure ten (10) functional seed traits (seed dry mass, dispersal syndrome, embryo-endosperm ratio, seed coat thickness, seed permeability, seed respiration rate, seed nitrogen, phosphorus, and carbon content, and seed germination rates). Pre-existing measurements of eight (8) leaf and woody functional traits (specific leaf area (SLA cm2 g-1), leaf dry matter content (LDMC, mg g-1), leaf thickness (T, mm), maximum carbon fixation rate (Amax ampersand-flag-changemicro;mol CO m-2 s-1), maximum species height (Hmax, m), wood density, and leaf nitrogen (NL) and carbon (CL) content) will be related to see traits. Finally, I will quantify soil seed bank (SSB) dynamics by measuring seedling emergence and analyzing the change in the taxonomic and functional diversity of seedlings from the soil seed bank (SSB), juveniles, and adults in the successional gradient.
