The Relative Importance of Fungal Infection, Conspecific Density and Environmental Heterogeneity for Seedling Survival in a Dominant Tropical Tree

Authors


Corresponding author; e-mail: fsciwrc@ku.ac.th

Abstract

A gap remains in our understanding of how host-specific fungal pathogens impact negative density dependence (NDD). Here, we investigated survival of Cinnamomum subavenium Miq. seedlings, the dominant canopy species in a seasonal tropical evergreen forest, Thailand. It is infected by a host-specific fungus that is easily identifiable in the field. We quantified the effects of conspecific seedling and adult density on fungal infection and seedling survival over a wide range of environmental heterogeneity in elevation, understory vegetation and presence of forest gaps. Generalized linear mixed models (GLMMs) for seedling survival revealed that fungal infection significantly reduced survival and had the strongest effect on seedling survival as compared with conspecific density and environmental heterogeneity. Adult conspecific density was not, however, significantly correlated with the probability of infection, and conspecific seedling density was positively associated with increased infection only at high elevations. In contrast to infection, we found a significant positive correlation between conspecific seedling density and the probability of seedling survival. Consequently, our results demonstrate that fungal infection can have major impacts on seedling survival, but not in a manner consistent with local NDD effects on seedlings, as assumed in the Janzen–Connell hypothesis. Our study provides an example of how quantifying the interaction between environmental heterogeneity and a host-specific plant-pathogen can yield unexpected insights into the dynamics of seedling populations. The combined effects of host-specific pathogens and environmental heterogeneity on survival of dominant seedling species may ultimately provide a chance for rarer species to recruit.

บทคัดย่อ

เนื่องด้วยยังมีช่องว่างของความเข้าใจว่า ราก่อโรคที่จำเพาะกับเจ้าบ้านส่งผลอย่างไรต่อการขึ้นกับความหนาแน่นในเชิงลบ ในที่นี้เราจึงตรวจสอบการอยู่รอดของต้นกล้า Cinnamomum subavenium Miq. ซึ่งเป็นพันธุ์ไม้เรือนยอดชนิดเด่นชนิดหนึ่งในป่าเขียวเสมอที่มีฤดูกาลของประเทศไทย (ป่าดิบแล้ง) อันมีเชื้อราที่ขึ้นจำเพาะกับเจ้าบ้านเติบโตบนต้นกล้าของพรรณไม้ชนิดนี้ และเป็นชนิดที่สามารถจำแนกได้ง่ายในภาคสนาม เราวัดปริมาณผลของความหนาแน่นของต้นกล้าและต้นใหญ่ชนิดพันธุ์เดียวกันที่มีต่อการติดเชื้อราก่อโรคและการอยู่รอดของต้นกล้าในช่วงของความแตกต่างเชิงพื้นที่ในด้าน ระดับความสูงจากระดับน้ำทะเล พืชพรรณปกคลุมชั้นล่างของป่า และการเกิดช่องว่างในป่า การวิเคราะห์ด้วยโมเดลเชิงเส้นโดยนัยทั่วไปแบบผสม (Generalized linear mixed models) สำหรับการอยู่รอดของกล้าไม้เผยให้เห็นถึง ความสัมพันธ์กับความหนาแน่นของชนิดพันธุ์เดียวกัน และความแตกต่างเชิงพื้นที่ การติดเชื้อราลดโอกาสการอยู่รอด เมื่อเปรียบเทียบกับความหนาแน่นชนิดพันธ์เดียวกันและความแตกต่างเชิงพื้นที่ ส่งอย่างมากต่อการอยู่รอดของกล้าไม้ อย่างไรก็ตามผลของโมเดลเชิงเส้นโดยนัยทั่วไปแบบผสมสำหรับการติดเชื้อราแสดงให้เห็นว่า ความหนาแน่นของต้นไม้ใหญ่ชนิดพันธุ์เดียวกันไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อโอกาสการติดเชื้อรา และความแน่นของต้นกล้าชนิดพันธุ์เดียวกันส่งผลต่อการติดเชื้อราในเชิงบวก ในบริเวณเขตความสูงจากระดับน้ำทะเลมีค่ามาก อย่างไรก็ตามการอยู่รอดของต้นกล้าสัมพันธ์สัมพันธ์ในเชิงบวกกับความหนาแน่นด้วยกลไกที่ยังไม่สามารถทราบได้ ผลจากงานวิจัยนี้ของพวกเราแสดงให้เห็นว่า การติดเชื้อราสามารถมีผลอย่างมากต่อการอยู่รอดของต้นกล้า แต่ไม่เป็นในแนวทางที่สอดคล้องกับผลของการขึ้นกับความหนาแน่นของประชากรในเชิงลบ ตามสมมติฐานของแจนเซนและคอนแนล การศึกษาของเราเป็นตัวอย่างอันหนึ่งของการวัดปริมาณปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชและโรคที่จำเพาะและความแตกต่างเชิงพื้น ที่ให้ผลลัพธ์ในเชิงลึก อันไม่เป็นไปตามสิ่งที่คาดหวังมาก่อนต่อพลวัตของประชากรต้นกล้าไม้ชนิดเด่น ซึ่งอาจจะเป็นโอกาสให้ประชากรชนิดพันธุ์อื่นที่มีจำนวนน้อยฟื้นตัวขึ้นมาได้.

Ancillary