Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cơ cấu, thành phần cộng đồng cây và tính đa dạng dọc theo độ cao trong một rừng Andean ở phía Bắc Ecuador
Tóm tắt
Rừng Andean ở phía Bắc Ecuador được biết đến với mức độ đa dạng thực vật cao tương đối so với diện tích mà chúng chiếm lĩnh. Thông thường, những rừng này phát triển trên những sườn dốc dẫn đến sự biến đổi môi trường sống mạnh mẽ trong khoảng cách ngắn. Những gradient môi trường sống cực đoan này khiến hệ sinh thái rừng Andean trở thành một phòng thí nghiệm tự nhiên lý tưởng để hiểu tác động của độ cao lên tính đa dạng, cấu trúc và thành phần của cộng đồng rừng. Chúng tôi đã thiết lập 31 ô (50 m × 5 m) chia thành hai transect độ cao trong rừng mây của Khu bảo tồn Siempre Verde ở chân phía Tây của dãy Andes ở phía Bắc Ecuador. Tất cả các cây và dương xỉ cây có đường kính ở độ cao ngực (dbh) ≥ 5 cm đã được đo và xác định. Chúng tôi đã xem xét những thay đổi trong thành phần, cấu trúc và tính đa dạng của cộng đồng dọc theo và giữa các transect độ cao và ba vùng độ cao: thấp (2437–2700 m), giữa (2756–3052 m) và cao (3163–3334 m). Chúng tôi phát hiện bốn xu hướng chính liên quan đến gradient độ cao tại địa điểm này: (1) thành phần cộng đồng khác nhau giữa hai transect và giữa ba vùng độ cao theo N-MDS, ANOSIM, và tỷ lệ % các loài chia sẻ, với một số loài có phân bố hạn chế; (2) các chỉ số của cấu trúc cộng đồng cho thấy mối quan hệ ngược chiều với độ cao, tùy thuộc vào transect, với mối quan hệ duy nhất có ý nghĩa (tiêu cực) được tìm thấy giữa diện tích mặt cắt ngang và độ cao trong transect đường mòn mở; (3) đa dạng alpha, nói chung, đạt đỉnh ở độ cao trung bình; và (4) đa dạng beta đã tăng lên một cách nhất quán theo khoảng cách giữa các ô dọc theo độ cao. Sự phức tạp của những thay đổi trong thành phần cộng đồng, cấu trúc và đa dạng alpha dọc theo độ cao có thể liên quan đến tính không đồng nhất của môi trường ở quy mô địa phương, chẳng hạn như địa hình, thành phần đất và ngay cả tác động của con người, hoặc do hạn chế phát tán và cần được nghiên cứu thêm. Những thay đổi trong thành phần cộng đồng và tính đa dạng beta tương đối cao được phát hiện tại địa điểm này minh họa cho sự phức tạp sinh học của rừng núi, củng cố những lập luận từ các nghiên cứu khác về tầm quan trọng của việc bảo tồn chúng.
Từ khóa
#Rừng Andean #đa dạng thực vật #gradient độ cao #thành phần cộng đồng #cấu trúc rừng #tính đa dạng alpha #tính đa dạng betaTài liệu tham khảo
Acharya BK, Chettri B, Vijayan L (2011) Distribution pattern of trees along an elevation gradient of Eastern Himalaya, India. Acta Oecol-Int J Ecol 37(4): 329–336. https://doi.org/10.1016/j.actao.2011.03.005
Arellano G, Macía MJ (2014) Local and regional dominance of woody plants along an elevational gradient in a tropical montane forest of northwestern Bolivia. Plant Ecol 215: 39–54. https://doi.org/10.1007/s11258-013-0277-8
Ashton PS (2003) Floristic zonation of tree communities on wet tropical mountains revisited. Perspect Plant Ecol Evol Syst 6(1–2): 87–104. https://doi.org/10.1078/1433-8319-00044
Asner GP, Anderson CB, Martin RE, et al. (2014) Landscape-scale changes in forest structure and functional traits along an Andes-to-Amazon elevation gradient. Biogeosciences 11(3): 843–856. https://doi.org/10.5194/bg-11-843-2014
Baquero F, Sierra R, Ordóñez L, et al. (2004) (eds.), The vegetation of the Andes of Ecuador: explanatory memory of the maps of potential and remaining vegetation of the Andes of Ecuador at a scale of 1:250,000 and predictive modeling with indicator species. EcoCiencia/CESLA/Corporación EcoPar/MAG SIGAGRO/CDC. Jatun Sacha/División Geográfica — IGM. Quito, Ecuador (In Spanish)
Barone JA, Thomlinson J, Cordero PA, et al. (2008) Metacommunity structure of tropical forest along an elevation gradient in Puerto Rico. J Trop Ecol 24(5): 525–534. https://doi.org/10.1017/S0266467408005208
Bruijnzeel LA (2004) Hydrological functions of tropical forests: not seeing the soil for the trees? Agric Ecosyst Environ 104: 185–228. https://doi.org/10.1016/j.agee.2004.01.015
Chain-Guadarrama A, Finegan B, Vilchez S, et al. (2012) Determinants of rain-forest floristic variation on an altitudinal gradient in southern Costa Rica. J Trop Ecol 28(5): 463–481. https://doi.org/10.1017/S0266467412000521
Clark DB, Hurtado J, Saatchi SS (2015) Tropical rain forest structure, tree growth and dynamics along a 2700-m elevational transect in Costa Rica. PloS One 10(4): e0122905. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122905
Clarke KR (1993) Non-parametric multivariate analyses of changes in community structure. Aust J Ecol 18(1): 117–143. https://doi.org/10.1111/j.1442-9993.1993.tb00438.x
Colwell RK, Lees DC (2000) The mid-domain effect: geometric constraints on the geography of species richness. Trends Ecol Evol 15: 70–76. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(99)01767-X
Colwell RK, Brehm G, Cardelús CL, et al. (2008) Global warming, elevational range shifts, and lowland biotic attrition in the wet tropics. Science 322: 258–261. https://doi.org/10.1126/science.1162547
Condit R, Pitman N, Leigh EG Jr., et al. (2002) Beta-Diversity in Tropical Forest Trees. Science 295(5555): 666–669. https://doi.org/10.1126/science.1066854
Culmsee H, Leuschner C (2013) Consistent patterns of elevational change in tree taxonomic and phylogenetic diversity across Malesian mountain forests. J Biogeogr 40: 1997–2010. https://doi.org/10.1111/jbi.12138.
Curtis J, Mcintosh R (1951) An upland forest continuum in the prairie-forest border region of Wisconsin. Ecology 32(3): 476–496. https://doi.org/10.2307/1931725
Dalling JW, Heineman K, González G, et al. (2016) Geographic, environmental and biotic sources of variation in the nutrient relations of tropical montane forests. J Trop Ecol 32: 368–383. https://doi.org/10.1017/S0266467415000619
De Cáceres M, Legendre P, Valencia R, et al. (2012) The variation of tree beta diversity across a global network of forest plots. Glob Ecol Biogeogr 21(12): 1191–1202. https://doi.org/10.1111/j.1466-8238.2012.00770.x
Espinosa CI, Cabrera O, et al. (2011) What factors affect diversity and species composition of endangered Tumbesian dry forests in southern Ecuador? Biotropica 43(1): 15–22. https://doi.org/10.1111/j.1744-7429.2010.00665.x
Feeley KJ, Davies SJ, Perez R, et al. (2011) Directional changes in the species composition of a tropical forest. Ecology 92(4): 871–82. https://doi.org/10.1890/10-0724.1
Gentry AH (1988) Changes in plant community diversity and floristic composition on environmental and geographical gradients. Ann Mo Bot Gard 75(1): 1–34. https://doi.org/10.2307/2399464
Gentry AH (1995) Patterns of diversity and floristic composition in Neotropical montane forest. In: Churchill SP et al. (eds.), Biodiversity and Conservation of Neotropical montane forest. The New York Botanical Garden, New York, USA pp 103–126.
Girardin CAJ, Farfan-Rios W, Garcia K, et al. (2014) Spatial patterns of above-ground structure, biomass and composition in a network of six Andean elevation transects. Plant Ecol Divers 7(1–2): 161–171. https://doi.org/10.1080/17550874.2013.820806
Guo Q, Kelt DA, Sun Z, et al. (2013) Global variation in elevational diversity patterns. Sci Rep 3: 3007. https://doi.org/10.1038/srep03007
Harling G (1979) The vegetation types of Ecuador — a brief survey. In: Larsen K and Holm-Nielsen LB (eds.). Tropical Botany. Academic Press, London, UK pp 165–174.
Homeier J, Bomeiereckle S, Günter S, et al. (2010) Tree Diversity, Forest Structure and Productivity along Altitudinal and Topographical Gradients in a Species Rich Ecuadorian Montane Rain Forest. Biotropica 42(2): 140–148. https://doi.org/10.1111/j.1744-7429.2009.00547.x
Hughes CE (2016) The tropical Andean plant diversity powerhouse. New Phytol 210: 1430–1442. https://doi.org/10.1111/nph.13958
Instituto Geografico Militar (1984) Ministry of agriculture and livestock: national program for Agrarian Regionalization (PRONAREG); soil map, 1:50,000. Instituto Geografico Militar Quito, Ecuador (In Spanish).
Jørgensen PM, Ulloa CU (1994) Seed plants of the high Andes of Ecuador — a checklist. Department of Systematic Botany, University of Aarhus, Aarhus, Denmark 34: 1–443.
Jørgensen PM, León-Yanez S (1999) (eds.), Catalog of Vascular Plants of Ecuador. Monogr Syst Bot Mo Bot Gard Missouri, USA. 75: i–vii–1–1182 (In Spanish).
Jost L (2006) Entropy and diversity. Oikos 113(2): 363–375. https://doi.org/10.1111/j.2006.0030-1299.14714.x
Kessler M (2001) Patterns of diversity and range size of selected plant groups along an elevational transect in the Bolivian Andes. Biodivers Conserv 10: 1897–1921. https://doi.org/10.1023/A:1013130902993
Körner C (2007) The use of ‘altitude’ in ecological research. Trends Ecol Evol 22: 569–576. https://doi.org/10.1016/j.tree.2007.09.006
Kraft NJB, Comita LS, Chase JM, et al. (2011) Disentangling the drivers of β diversity along latitudinal and elevational gradients. Science 333: 1755–1758. https://doi.org/10.1126/science.1208584
Lieberman D, Lieberman M, Peralta R, et al. (1996) Tropical forest structure and composition on a large-scale altitudinal gradient in Costa Rica. J Ecol 84(2): 137–152. https://doi.org/10.2307/2261350
León-Yánez S, Valencia R, Pitman L, et al. (2011) (eds.), Red book of endemic plants of Ecuador. Second Edition. Quito. Publication of the QCA Herbarium, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito, Ecuador (In Spanish)
Letts MG, Mulligan M, Rincón-Romero ME, et al. (2010) Environmental controls on photosynthetic rates of lower montane cloud forest vegetation in south-western Colombia. In: Bruijnzeel LA, Scatena FN, Hamilton LS (eds.), Tropical montane cloud forests. Cambridge University Press, New York.
Loza I, Moraes M, Jørgensen P (2010) Variation of diversity and floristic composition in relation to elevation in a Bolivian montane forest (PNANMI Madidi). Ecología En Bolivia 45(2): 87–100. [In Spanish].
Luebert F, Weigend M (2014) Phylogenetic insights into Andean plant diversification. Front Ecol Evol 2(27): 1–17. https://doi.org/10.3389/fevo.2014.00027
Malizia A, Blundo C, Carilla J, et al. (2020) Elevation and latitude drives structure and tree species composition in Andean forests: results from a large-scale plot network. PLoS One 15: e0231553. https://doi.org/10.1371/journal.pone.02315553
Muellner-Riehl A, Schnitzler J, Kissling WD, et al. (2019) Origins of global mountain plant biodiversity: testing the ‘mountain-geobiodiversity hypothesis’. J Biogeogr 46: 2826–2838. https://doi.org/10.1111/jbi.13715
Myers N, Mittermeier RA, Mittermeier CG, et al. (2000) Biodiversity hotspots for conservation priorities. Nature 403: 853–858. https://doi.org/10.1038/35002501
Myers JA, Chase JM, Jiménez I, et al. (2013) Beta-diversity in temperate and tropical forests reflects dissimilar mechanism of community assembly. Ecol Lett 16(2): 151–157. https://doi.org/10.1111/ele.12021
Pitman NCA, Andino JEG, Aulestia M, et al. (2014) Distribution and abundance of tree species in swamp forests of Amazonian Ecuador. Ecography 37: 902–915. https://doi.org/10.1111/ecog.00774
Rahbek C, Borregaard MK, Colwell RK, et al. (2019) Humboldt’s enigma: What causes global patterns of mountain biodiversity? Science 365: 1108–1113. https://doi.org/10.1126/science.aaz0149
Rapp JM, Silman MR, Clark JS, et al. (2012) Intra- and interspecific tree growth across a long altitudinal gradient in the Peruvian Andes. Ecology 93(9): 2061–2072. https://doi.org/10.1890/11-1725.1
Reynolds A (2011) Siempre Verde Bosque y Vegetacion Protector. Ministry of Environment of Ecuador, Ibarra, Imbabura, Ecuador pp 1–46.
Sundqvist MK, Sanders NJ, Wardle DA, et al. (2013) Community and ecosystem response to elevational gradients: processes, mechanisms, and insights for global change. Annu Rev Ecol Evol Syst 44: 261–280. https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-110512-135750
Swenson NG, Anglada-Cordero P, Barone JA (2011) Deterministic tropical tree community turnover: evidence from patterns of functional beta diversity along an elevational gradient. Proc R Soc B-Biol Sci 278: 877–884. https://doi.org/10.1098/rspb.2010.1369
Tello JS, Myers JA, Macía MJ, et al. (2015) Elevational Gradients in β-Diversity Reflect Variation in the Strength of Local Community Assembly Mechanisms across Spatial Scales. PLoS One 10(3): e0121458. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0121458
Tuomisto H (2010) A diversity of beta diversities: straightening up a concept gone awry. Part 1. Defining beta diversity as a function of alpha and gamma diversity. Ecography 33(1): 2–22. https://doi.org/10.1111/j.1600-0587.2009.05880.x
Valencia R, Jørgensen PM (1992) Composition and structure of a humid montane forest on the Pasochoa volcano, Ecuador. Nord J Bot 12(2): 239–247. https://doi.org/10.1111/j.1756-1051.1992.tb01301.x
Valencia R Balslev H, Paz y Miño GC (1994) High tree alpha-diversity in Amazonian Ecuador. Biodivers Conserv 3: 21–28. https://doi.org/10.1007/BF00115330
Valencia R, Cerón CE, Palacios W, et al. (1999) The vegetation classification systems proposed for Ecuador. In: Sierra R (ed.) Preliminary proposal of a vegetation classification system for continental Ecuador. Proyecto INEFAN/GEF-BIRF y EcoCiencia, Quito, Ecuador. pp 19–28. (In Spanish)
von Humboldt A, Bonpland A (1807) Essay on the Geography of Plants. Schoell, Paris (In French).
West PW (2009) Tree and forest measurement. Spring, Berlin Heidelberg.
Whittaker RH (1960) Vegetation of the Siskiyou Mountains, Oregon and California. Ecol Monogr 30(3): 279–338. https://doi.org/10.2307/1943563
Wilson SJ, Rhemtulla JM (2018) Small montane cloud forest fragments are important for conserving tree diversity in the Ecuadorian Andes. Biotropica 50: 586–597. https://doi.org/10.1111/btp.12542
Worthy SJ, Paz RAJ, Pérez ÁJ, et al. (2019) Distribution and community assembly of trees along an Andean elevational gradient. Plants 8(9): 326. https://doi.org/10.3390/plants8090326
Yang Y, Shen Z, Han J (2016) Plant diversity along the Eastern and Western slopes of Baima Snow Mountain, China. Forests 7: 89. https://doi.org/10.3390/f7040089
Young KR, Keating PL (2001) Remnant forests of Volcan Cotacachi, northern Ecuador. Arct Antarct Alp Res 33(2): 165–172. https://doi.org/10.1080/15230430.2001.12003419
Young KR (2006) Bosques húmedos. In: Moraes et al. (eds.), Botánica Económica de los Andes Centrales. Universidad Mayor de San Andrés, La Paz.
Zapata N (2019) Composition and structure of vascular epiphytes in an altitudinal gradient in a high montane forest, Imbabura, Ecuador. Tesis de Licenciatura, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Quito, Ecuador. p 52. (In Spanish)