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Keywords:

  • groundwater;
  • nutrients;
  • perturbation;
  • phosphorus;
  • tropical storms;
  • wetlands;
  • Yucatan Peninsula

Abstract

Tropical storms can shape the structure and productivity of mangrove forests. In this study, we compared current litterfall with historical tropical storm disturbance in the karstic Yucatan Peninsula (YP). We also explored the relationship between litterfall and the fresh/seawater mixture of floodwater. Our hypotheses were that litterfall peaks at moderate perturbations and in sites where seawater dominates the floodwater mixture, and thus, where soil total phosphorus (TP) is relatively high. Litterfall was sampled for 2 yr, from eight mangrove forests around the YP. At each site, forest structure, interstitial salinity, TP, nitrogen, carbon, pH, and bulk density were measured. Our results show that mangrove forest from northeast YP are historically impacted by stronger and more frequent tropical storms compared with those in northwest and southeast YP, where tropical storm intensity is moderate and mild, respectively. Litterfall was higher in northwest YP (≥3 g/md) compared with northeast and southeast (≤ 2 g/md), mimicking a subsidy-stress gradient where highest productivity is reached at moderate perturbations. Neither salinity nor forest structure alone satisfactorily explained litterfall variability. Soil TP followed a similar geographical pattern as the disturbance gradient: highest concentrations in the northwest YP (≥0.05%) and lowest in the northeast and southeast (≤ 0.03%). Thus, it is likely that TP, and not tropical storm disturbance, is the main driver of litterfall in mangrove forests of the YP. Alterations in TP availability (e.g., sea level rise and aquifer contamination) have the potential to modify mangrove productivity in the region.

Resumen

Las tormentas tropicales afectan la estructura y productividad de los bosques de manglar. En este estudio, se comparó la producción de hojarasca con la perturbación histórica de tormentas tropicales en la Península de Yucatán (PY). También se investigó la relación entre la producción de hojarasca y la mezcla de agua fresca/marina que inunda a los bosques. Las hipótesis fueron que la producción de hojarasca es mayor en bosques sujetos a perturbaciones moderadas y en bosques inundados por agua predominantemente marina, y por tanto, donde el fósforo total (FT) es relativamente alto. Se recolectó hojarasca durante dos años en ocho bosques de manglar. En cada bosque se midió la estructura, salinidad intersticial, FT, nitrógeno, carbono, pH, y densidad del suelo. Los resultados muestran que los bosques de manglar del noreste de la PY son afectados con mayor frecuencia e intensidad por tormentas tropicales en comparación con los bosques del noroeste y sureste, dónde el impacto es moderado y bajo, respectivamente. La producción de hojarasca fue mayor en el noroeste (≥3 g/md) comparada con el noreste y sureste (≤ 2 g/md), semejando un gradiente estrés-subsidio donde la mayor producción se encuentra a perturbaciones moderadas. La estructura del bosque y salinidad no explicaron la variabilidad de la producción de hojarasca. La concentración de FT en el suelo varió de la misma forma que el gradiente de perturbación: mayores concentraciones en el noroeste (≥0.05%) comparadas con el noreste y sureste de la PY (≤ 0.03%). Es probable que la variabilidad de la producción de hojarasca de la PY sea causada más que por la intensidad de las tormentas tropicales, por variaciones en el FT. Modificaciones en la disponibilidad de FT (e.g., aumento en el nivel del mar, contaminación del acuífero) podrían alterar la producción de los manglares de esta región.