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Variation in Susceptibility to Hurricane Damage as a Function of Storm Intensity in Puerto Rican Tree Species

Authors


ABSTRACT

One of the most significant challenges in developing a predictive understanding of the long-term effects of hurricanes on tropical forests is the development of quantitative models of the relationships between variation in storm intensity and the resulting severity of tree damage and mortality. There have been many comparative studies of interspecific variation in resistance of trees to wind damage based on aggregate responses to individual storms. We use a new approach, based on ordinal logistic regression, to fit quantitative models of the susceptibility of a tree species to different levels of damage across an explicit range of hurricane intensity. Our approach simultaneously estimates both the local intensity of the storm within a plot and the susceptibility to storm damage of different tree species within plots. Using the spatial variation of storm intensity embedded in two hurricanes (Hugo in 1989 and Georges in 1998) that struck the 16 ha Luquillo Forest Dynamics Plot in eastern Puerto Rico, we show that variation in susceptibility to storm damage is an important aspect of life history differentiation. Pioneers such as Cecropia schreberiana are highly susceptible to stem damage, while the late successional species Dacryodes excelsa suffered very little stem damage but significant crown damage. There was a surprisingly weak relationship between tree diameter and the susceptibility to damage for most of the 12 species examined. This may be due to the effects of repeated storms and trade winds on the architecture of trees and forest stands in this Puerto Rican subtropical wet forest.

RESUMEN

El desarrollo de modelos que puedan caracterizar la relación cuantitativa entre la intensidad de los huracanes y su efecto sobre los árboles es uno de los retos mas importantes en nuestro entendimiento de la influencia de los huracanes sobre los bosques tropicales. Usando respuestas agregadas, varios studios han comparado la variación interespecífica en la resistencia de los árboles al viento. En este artículo, usamos un nuevo enfoque, basado en la regresión logística ordinal, para parametrizar modelos de susceptibilidad a un rango de intensidades de huracanes para 12 especies de árboles. Nuestro enfoque estima simultaneamente la intensidad local de la tormenta dentro de una parcela y la susceptibilidad de cada especie en varias parcelas. Usando la variación espacial de intensidad de dos huracanes (Hugo en 1989 y Georges en 1998) que azotaron la parcela de 16-ha en el Luquillo Forest Dynamics Plot en el este de Puerto Rico, demonstramos que la variación en susceptibilidad es un aspect importante de diferenciación en historias de vida. Especies pioneras como Cecropia schreberiana, son muy susceptibles a la quiebra del tronco durante los huracanes mientras que la especie sucesional tardía, Dacryodes excelsa, sufre solamente daño al dosel. La relación entre el diámetro de los árboles y su susceptibilidad es sorprendentemente debil para la mayoría de las 12 especies analizadas. Este resultado se puede deber al efecto de repetidos huracanes y tormentas tropicales sobre la arquitectura de los árboles y la estructura de los bosques en Puerto Rico.

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