Root/Shoot Allocation and Root Architecture in Seedlings: Variation among Forest Sites, Microhabitats, and Ecological Groups1

Authors


ABSTRACT

I analyzed patterns of variation in root mass allocation and root morphology among seedlings of woody species in relation to environmental factors in four Neotropical forests. Among forests, I explored the response of root traits to sites varying in water or nutrient availability. Within each forest, I explored the plastic response of species to different microhabitats: gaps and understory. Additionally, I explored evidence for life history correlation of root and shoot traits by comparing species differing in their successional group (light-demanding [22 spp.] or shade tolerant [27 spp.]) and germination type (species with photosynthetic cotyledons or species with reserve cotyledons). At each forest site, young seedlings from 10 to 20 species were excavated. A total of 55 species was collected in understory conditions and 31 of them were also collected in gaps. From each seedling, six morphological ratios were determined. Allocation to roots was higher in forest sites with the lowest soil resources. Roots were finer and longer in the most infertile site, while roots were deeper in the site with the longest dry season. Seedling traits did not differ between germination types. Shade tolerant species allocated more to roots and developed thicker roots than light-demanding species. Light-demanding species showed stronger plastic responses to habitat than shade tolerant species, and species with photo-synthetic cotyledons showed lower plasticity than species with reserve cotyledons. Overall, these results suggest that among Neotropical species, root allocation and root morphology of seedlings reflect plant adjustments to water or nutrient availability at geographic and microhabitat scales. In addition, life history specialization to light environments is suggested by differences among groups of species in their allocation to roots and in their root morphology.

RESUMEN

Analicé los patrones de variación en la asignación de biomasa y en la morfología de raíces de plántulas de especies leñosas en relación a factores ambientales en cuatro bosques Neotropicales. Entre los bosques, exploré la respuesta promedia de características de las plántulas en sitios que varían en disponibilidad de agua o nutrientes en el suelo. Dentro de cada bosque, exploré la respuesta fenotípica de las especies entre claros y sotobosque. Además, explore correlaciones de la historia de vida de las especies con características de raíces y parte aérea, comparando especies con diferente hábito sucesional (demandante de luz [22 spp.] o tolerante a la sombra [27 spp.]) y tipo de germinación (especies con cotiledones fotosintéticos o cotiledones de reserva). En cada bosque, se excavaron plántulas de 10 a 20 especies manteniendo la integridad de sus raíces. Se colectaron 55 especies en el sotobosque y 31 de ellas fueron colectadas también en claros. De cada plántula obtuve seis parámetros morfológicos de raíces y parte aérea. La asignación de biomasa a raíces fue mayor en los bosques con menos recursos. Las plántulas desarrollaron raíces más finas, y con mayor longitud por unidad de superficie fotosintética, en el sitio menos fértil. En cambio, las raíces tendieron a ser más profundas en relación al área fotosintética en el sitio más estacional. Las especies tolerantes a la sombra asignaron más biomasa a raíces y desarrollaron raíces más gruesas que las especies demandantes de luz. Las características morfológicas de las plántulas no difirieron entre tipos de germinación. Las especies demandantes de luz mostraron mayor plasticidad al hábitat en la asignación de biomasa a raíces, que las especies tolerantes a la sombra. Las especies con cotiledones fotosintéticos mostraron menor plasticidad al hábitat en la asignación de biomasa a raíces que las especies con cotiledones de reserva. En conjunto, mis resultados sugieren que para especies Neotropicales la asignación de biomasa y la morfología de raíces en plántulas reflejan ajustes de las plantas a la disponibilidad de agua o nutrientes a escala geográfica y de micro-hábitat. Además, se sugiere que la asignación de biomasa y la morfología de raíces son componentes del síndrome de especialización a ambientes lumínicos en el bosque.

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