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Keywords:

  • climate change;
  • drought;
  • ENSO ;
  • phenology;
  • plant–insect interaction;
  • tropical rain forest

Abstract

In the wet forests of Panama, El Niño typically brings a more prolonged and severe dry season. Interestingly, many trees and lianas that comprise the wet forests increase their productivity as a response to El Niño. Here, we quantify the abundance of migrating Marpesia chiron butterflies over 17 yr and the production of new leaves of their hostplants over 9 yr to test the generality of the El Niño migration syndrome, i.e., whether increased abundance of migrating insects and productivity of their food plants are associated with El Niño and La Niña events. We find that the quantity of M. chiron migrating across the Panama Canal was directly proportional to the sea surface temperature (SST) anomaly of the Pacific Ocean, which characterizes El Niño and La Niña events. We also find that production of new leaves by its larval host trees, namely Brosimum alicastrum, Artocarpus altilis, and Ficus citrifolia, was directly proportional to the SST anomaly, with greater leaf flushing occurring during the period of the annual butterfly migration that followed an El Niño event. Combining these and our previously published results for the migratory butterfly Aphrissa statira and its host lianas, we conclude that dry season rainfall and photosynthetically active radiation can serve as primary drivers of larval food production and insect population outbreaks in Neotropical wet forests, with drier years resulting in enhanced plant productivity and herbivore abundance. Insect populations should closely track changes in both frequency and amplitude of the El Niño Southern Oscillation with climate change.

Resumen

En el bosque húmedo de Panamá el fenómeno de ‘El Niño’ se asocia, típicamente, con una mayor duración y severidad de la estación seca. En respuesta a las condiciones durante ‘El Niño’, muchas especies de arboles y lianas aumentan su productividad. En este estudio presentamos una cuantificación de la abundancia de la especies de mariposa migratoria Marpesia chiron durante 17 años, así como de la producción de hojas nuevas de sus plantas hospederas nuevas durante 9 años. Nuestro objetivo es evaluar la generalidad del síndrome migratorio de El Niño, de acuerdo al cual existe una asociación entre el incremento en la abundancia de insectos migratorios, el incremento en la productividad de las plantas hospederas y los fenómenos de La Niña y el Niño. Nuestros análisis muestran que la cantidad de individuos de M. chiron que migran a través del canal de Panamá fue directamente proporcional a la anomalía de temperatura superficial del mar (ATSM) del océano Pacífico, la cual caracteriza los episodios de El Niño y La Niña. También encontramos que la producción de hojas nuevas de las plantas hospederas Brosimum alicastrum, Artocarpus altilis y Ficus citrifolia fue directamente proporcional a la ATSM con una mayor producción de hojas durante el periodo migratorio que siguió El Niño. Al combinar estos datos con nuestros resultados publicados anteriormente de la especie migratoria Aphrissa statira y sus lianas hospederas, concluimos que la lluvia durante la estación seca y la radiación fotosintética activa pueden funcionar como los factores que determinan la producción de comida para las larvas y la explosión de poblaciones de insectos en bosques húmedos Neotropicales, conduciendo a incrementos en la productividad de las plantas y abundancia de herbívoros durante los años de mayor sequía. Dados estos resultados se espera que las poblaciones de insectos sigan de cerca los cambios en frecuencia y amplitud de la ‘Oscilación del Sur El Niño’ causados por el cambio climático.