Canopy Seed Banks as Time Capsules of Biodiversity in Pasture-Remnant Tree Crowns

Authors


Abstract

Abstract: Tropical pastures present multiple barriers to tree regeneration and restoration. Relict trees serve as “regeneration foci” because they ameliorate the soil microclimate and serve as safe spots for dispersers. Here, we describe another mechanism by which remnant trees may facilitate pasture regeneration: the presence of seed banks in the canopy soil that accumulates from decomposing epiphytes within the crowns of mature remnant trees in tropical cloud forest pastures. We compared seed banks of canopy soils (histosols derived from fallen leaves, fruits, flower, and twigs of host trees and epiphytes, dead bryophytes, bark, detritus, dead animals, and microorganisms, and dust that accumulate on trunks and the upper surfaces of large branches) in pastures, canopy soils in primary forest trees, and soil on the forest floor in Monteverde, Costa Rica. There were 5211 epiphytic and terrestrial plant seeds in the three habitats. All habitats were dominated by seeds in a relatively small number of plant families, most of which were primarily woody, animal pollinated, and animal dispersed. The density of seeds on the forest floor was greater than seed density in either pasture-canopy or forest-canopy soils; the latter two did not differ. Eight species in 44 families and 61 genera from all of the habitats were tallied. There were 37 species in the pasture-canopy soil, 33 in the forest-canopy soil, and 57 on the forest floor. Eleven species were common to all habitats. The mean species richness in the pasture canopy was significantly higher than the forest canopy (F =83.38; p < 0.02). Nonmetric multidimensional scaling ordination revealed that the communities were distinct. Greenhouse experiments verified that many of these seeds were viable, with 29 taxa germinating (23 taxa in pruned mats [mimic of exposed conditions] and 16 taxa in control mats [intact conditions]) within 2 months of observation. Nearly half the species that germinated were characteristic of primary forests (primary forest samples, 19%; pasture samples, 29%). This supports the idea that canopy seed banks of pasture trees can function as time capsules by providing propagules that are removed in both space and time from the primary forest. Their presence may enhance the ability of pastures to regenerate more quickly, reinforcing the importance of trees in agricultural settings.

Abstract

Resumen: Los potreros tropicales presentan múltiples barreras a la regeneración y restauración de árboles. Los árboles relictos funcionan como ‘focos de regeneración’ porque mejoran el microclima del suelo y porque fungen como sitios seguros para dispersores. Aquí, describo otro mecanismo mediante el cual los árboles remanentes pueden facilitar la regeneración en los potreros; la presencia de bancos de semillas en el suelo que se acumula en el dosel por la descomposición de epífitas en las copas de árboles maduros remanentes en potreros en bosques de niebla tropicales. Comparé los bancos de semillas en los suelos de las copas (histosoles derivados de hojas, frutos, flores y ramitas de árboles huésped y epífitas, briofitas muertas, corteza, detritos, animales muertos, microorganismos y polvo que se acumulan en los troncos y en la superficie superior de las ramas) de árboles en potreros, en árboles en bosque primario y suelo en de bosque en Monteverde, Costa Rica. Hubo 5211 semillas de plantas terrestres y epífitas en los tres hábitats. Todos los hábitats fueron dominados por semillas de un número relativamente bajo de familias, la mayoría de la cuales son leñosas, polinizadas y dispersadas por animales. La densidad de semillas sobre el suelo del bosque no fue mayor que la densidad de semillas en los suelos de copa de potrero ni de bosque; estos últimos no fueron diferentes. Ocho especies en 44 familias y 61 géneros de todos los hábitats fueron contadas. En el suelo de copa de potrero hubo 37 especies, 33 en el suelo de copa de bosque y 57 en el suelo de bosque. Once especies fueron comunes en todos los hábitats. La riqueza de especies promedio en el suelo de copa de potrero fue significativamente mayor que el de bosque (F =83.38; p < 0.02). La ordenación de escalamiento multidimensional no métrica reveló que las comunidades eran diferentes. Experimentos de invernadero revelaron que muchas de estas semillas eran viables, 29 taxa germinaron (23 taxa en esterillas [mímica de condiciones expuestas] y 16 en esterillas control [condiciones intactas] en dos meses de observación. Casi la mitad de las especies que germinaron fueron características de bosques primarios (muestras de bosque primario, 19%, muestras de potrero, 29%). Esto soporta la idea de que los bancos de semillas en las copas de árboles de potrero pueden funcionar como cápsulas de tiempo al proporcionar propágulos que son removidos del bosque primario en espacio y tiempo. Su presencia puede incrementar la habilidad de los potreros para regenerar más rápidamente, lo que refuerza la importancia de los árboles en paisajes agrícolas.

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