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Diversity of Tropical Tree Seedling Responses to Drought

Authors

  • Martijn Slot,

    Corresponding author
    1. Forest Ecology and Forest Management Group, Centre for Ecosystem Studies, Wageningen University, PO Box 47, 6700 AA Wageningen, The Netherlands
    2. Instituto Boliviano de Investigación Forestal, Casilla 6204, Santa Cruz, Bolivia
    3. Department of Biology, University of York, PO Box 373, York YO10 5YW, UK
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  • Lourens Poorter

    1. Forest Ecology and Forest Management Group, Centre for Ecosystem Studies, Wageningen University, PO Box 47, 6700 AA Wageningen, The Netherlands
    2. Instituto Boliviano de Investigación Forestal, Casilla 6204, Santa Cruz, Bolivia
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Corresponding author; e-mail: slotmartijn@hotmail.com

ABSTRACT

Drought is an important seedling mortality agent in dry and moist tropical forests, and more severe and frequent droughts are predicted in the future. The effect of drought on leaf gas exchange and seedling survival was tested in a dry-down experiment with four tree species from dry and moist forests in Bolivia. Seedlings were droughted and wilting stage and gas exchange were monitored. Drought led to a gradual reduction of photosynthesis and stomatal conductance over time, whereas respiration and photosynthetic water-use efficiency initially increased with drought and then declined. Seedlings gradually went through the different wilting stages, until they eventually died, but the trajectory differed for the four species. The strong relationship between wilting stage and photosynthesis means that simple field observations can provide valuable information on plant physiological performance. Three different drought strategies were identified. Dry forest species Ceiba samauma shed its leaves and survived. The moist forest species Cariniana ianeirensis postponed drought stress by having low rates of transpiration and high water-use efficiency. Dry forest Astronium urundeuva and moist forest Triplaris americana followed an opportunistic strategy; they are early successional species that can quickly grow to maturity but periodic drought can be lethal. Strikingly, dry and moist forest species did not differ clearly in their drought tolerance strategies.

RESÚMEN

La sequía es una causa importante de mortalidad de plántulas en bosques tropicales secos y húmedos, y para el futuro se predicen sequías más severas y frecuentes. El efecto de la sequía en el intercambio de gases de las hojas y en la sobrevivencia de plántulas fue comprobado en un experimento de sequía con cuatro especies arbóreas de bosques secos y bosques húmedos en Bolivia. Las plántulas fueron sometidos a un período de sequía y se monitoreo la etapa de marchitamiento y el intercambio de gases. A lo largo del tiempo la sequía causo una reducción gradual en la fotosíntesis y en la conductividad estomática, mientras que la respiración y la eficiencia fotosintética del uso del agua inicialmente aumentaron con la sequía y luego disminuyeron. Las plántulas pasaron gradualmente a través de las diferentes etapas de marchitamiento, hasta que eventualmente murieron, pero la trayectoria varió entre las cuatro especies. La fuerte relación entre la etapa de marchitamiento y fotosíntesis significa que simples observaciones de campo pueden proveer información importante sobre el desempeño fisiológico de la planta. Se identificaron tres tipos de respuestas a la sequía. La especie del bosque seco Ceiba samauma perdió sus hojas y sobrevivió. La especie de bosque húmedo Cariniana ianeirensis postergó el estrés hidrico teniendo una baja tasa de transpiración y una alta eficiencia del uso del agua. Las especies Astronium urundeuva del bosque seco y Triplaris americana del bosque húmedo siguieron una estrategia oportunística; son especies de estados sucesionales tempranos que rápidamente pueden alcanzar la madurez pero eventos de sequía pueden ser letales. Sorprendentemente las especies de bosque seco y bosque húmedo no difieren claramente en sus estrategias de tolerancia a la sequía.

Palabras claves: Astronium urundeuva; Bolivia; Cariniana ianeirensis; Ceiba samauma; estress hídrico, intercambio de gases; Triplaris americana; bosque seco tropical; bosques humedo tropical; etapas de marchitamiento

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