Post-Fire Population Dynamics of Two Tree Species in High-Altitude Polylepis Forests of Central Ecuador

Authors

  • Arne Cierjacks,

    Corresponding author
    1. Institute of Biology/Geobotany and Botanical Garden, Martin-Luther-University Halle-Wittenberg, Am Kirchtor 1, D-06108 Halle, Germany
      Corresponding author; e-mail: arne.cierjacks@gmx.de
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  • Silvia Salgado,

    1. Herbario QCA, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, A.P. 17-01-2184, Quito, Ecuador
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  • Karsten Wesche,

    1. Institute of Biology/Geobotany and Botanical Garden, Martin-Luther-University Halle-Wittenberg, Am Kirchtor 1, D-06108 Halle, Germany
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  • Isabell Hensen

    1. Institute of Biology/Geobotany and Botanical Garden, Martin-Luther-University Halle-Wittenberg, Am Kirchtor 1, D-06108 Halle, Germany
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Corresponding author; e-mail: arne.cierjacks@gmx.de

ABSTRACT

Fire is considered the main cause for the patchy distribution of high-montane tropical forests growing below the upper limit of tree growth, but there are little quantitative data on the impacts of burning on the respective tree populations. This study compares adult tree survival as well as sapling (0.05–1.3 m) and seedling (<0.05 m) recruitment of Polylepis incana, and the coexisting Gynoxis acostae in burned and unburned forest stands in the Páramo de Guamaní, central Ecuador. In P. incana, adult survival after burning was low, whereas all G. acostae individuals survived through resprouting. Two years after fire, the density of P. incana seedlings and saplings was higher than that of G. acostae, but still not sufficient for forest recovery. A sowing experiment revealed a significantly lower seedling emergence of both species in the burned than in the unburned plots. Seedling emergence was comparable to laboratory studies performed under optimal conditions, suggesting there was no evidence for climate constraining emergence at the given altitude. Interactions between seedling survival and burning for P. incana indicate higher seedling survival after burning, which could not be shown for G. acostae. Our data imply that single fire events strongly decrease adult and seedling population sizes in P. incana and thus may be the main reason for the discontinuous forest distribution below the upper distribution limit of the species. In contrast, the high resprouting potential of G. acostae explains its relatively high percentage in the remaining Ecuadorian P. incana stands.

RESUMEN

La quema es considerada como la principal causa de la distribución discontinua y fragmentada de los bosques alto-montano tropicales presentes por debajo del límite altitudinal de crecimiento arbóreo, pese a la escasez de estudios cuantitativos que prueban esta hipótesis. El presente estudio compara la supervivencia de árboles adultos así como la regeneración por plantas jóvenes (0.05–1.3 m) y plántulas (< 0.05 m) de los árboles Polylepis incana y Gynoxis acostae en bosques de Polylepis quemados y no quemados en el Páramo de Guamaní, Ecuador. En P. incana, se observó una alta mortalidad de árboles adultos después de la quema, mientras que todos los individuos de G. acostae sobrevivieron al fuego mediante rebrotes. Dos años después de la quema, se registró mayor densidad de plántulas y plantas jóvenes de P. incana que en G. acostae, pero aún así no lo suficiente para el reestablecimiento del bosque. En el experimento de siembra se encontró que el número de plántulas de las dos especies fue significativamente menor en los cuandrantes quemados que en los no quemados. La germinación fue comparable a estudios en laboratorio bajo condiciones óptimas excluyendo de esta manera posibles efectos climáticos sobre la germinación. La interacción de la supervivencia de las plántulas con la quema, demostró que las plántulas de P. incana sobreviven mejor después de las quemas, mientras que en G. acostae esto no se pudo probar. Este estudio demuestra que incluso un único fuego provoca una disminución de las poblaciones de árboles adultos y plántulas en P. incana, así que consideramos a la quema como el factor más importante para la formación de bordes de bosque debajo del límite altitudinal de esta especies, mientras que la buena capacidad de rebrotar después del fuego podría explicar el alto porcentaje de G. acostae en los remanentes de P. incana en el Ecuador.

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