Environmental filters and biotic interactions drive species richness and composition in ecotone forests of the northern Brazilian Amazonia

Abstract

The structure of tree communities in tropical forests depends on environmental filters and biotic interactions such as competition and facilitation. Many ecotone forests in Northern Amazonia are intriguingly populated by tree assemblages characterized by distinct abundances of a single species, Peltogyne gracilipes (Leguminosae). It is unclear whether this pattern solely reflects environmental filters or also antagonistic interactions among species with similar habitat requirements. The aim of this study was to determine the response of species richness and composition to environmental filters, and analyze the role of P. gracilipes in structuring tree communities in ecotone forest areas of the Northern Brazilian Amazonia. We sampled 129 permanent plots along a hydro-edaphi gradient. All arboreal individuals with stem diameter ≥10 cm were measured and identified. Multiple regressions were performed to test the effects of environmental filters, and abundance of P. gracilipes on the tree species richness and composition. Species richness and composition responded to the same filters which, in turn, affected species composition directly and indirectly, through the abundance of P. gracilipes. Our results indicate that both abiotic filters and biotic interactions shape the studied tree communities. P. gracilipes can be considered an indicator species of hydro-edaphic conditions, but also is itself a driver of tree community structure.

La estructura de las comunidades arbóreas en los bosques tropicales depende de los filtros ambientales y de las interacciones bióticas, como la competencia y la facilitación. Muchos bosques de ecotono en el norte de la Amazonia están intrigantemente poblados por conjuntos de árboles caracterizados por distintas abundancias de una sola especie, Peltogyne gracilipes (Leguminosae). No está claro si este patrón refleja únicamente filtros ambientales o también interacciones antagónicas entre especies con requerimientos de hábitat similares. El objetivo de este estudio fue determinar la respuesta de la riqueza y composición de las especies a los filtros ambientales, y analizar el papel de P. gracilipes en la estructuración de las comunidades arbóreas en áreas de bosque de ecotono del norte de la Amazonia brasileña. Muestreamos 129 parcelas permanentes a lo largo de un gradiente hidro-edáfico. Se midieron e identificaron todos los individuos arbóreos con diámetro de tallo ≥10 cm. Se realizaron regresiones múltiples para probar los efectos de los filtros ambientales, y la abundancia de P. gracilipes en la riqueza y composición de especies arbóreas. La riqueza y la composición de especies respondieron a los mismos filtros que, a su vez, afectaron a la composición de especies directa e indirectamente, a través de la abundancia de P. gracilipes. Nuestros resultados indican que tanto los filtros abióticos como las interacciones bióticas dan forma a las comunidades arbóreas estudiadas. P. gracilipes puede considerarse una especie indicadora de las condiciones hidro-edáficas, pero también es en sí misma un impulsor de la estructura de la comunidad arbórea.

Estrutura de comunidades de árvores em florestas tropicais depende de filtros ambientais e interações abióticas, como competição e facilitação. Muitas florestas de ecótono no norte da Amazônia são intrigantemente povoadas por assembleias de árvores, caracterizadas por abundâncias distintas de uma única espécie, Peltogyne gracilipes (Leguminosae). Não está claro se este padrão isoladamente reflete filtros ambientais ou também interações antagônicas entre espécies com requisitos de habitats semelhantes. O objetivo deste estudo foi determinar a resposta da riqueza e composição de espécies aos filtros ambientais, analisando o papel de P. gracilipes na estruturação de comunidades arbóreas em áreas de floresta de ecótono do norte da Amazônia brasileira. Amostramos 129 parcelas permanentes ao longo de um gradiente hidro-edáfico. Todos os indivíduos arbóreos com diâmetro do caule ≥ 10 cm foram medidos e identificados. Regressões múltiplas foram realizadas para testar os efeitos dos filtros ambientais, e da abundância de P. gracilipes na riqueza e composição das árvores. Riqueza e composição de espécies responderam aos mesmos filtros, os quais, por sua vez, afetaram a composição das espécies direta e indiretamente, por meio da abundância de P. gracilipes. Nossos resultados indicam que tanto os filtros abióticos quanto as interações bióticas moldam as comunidades arbóreas estudadas. P. gracilipes pode ser considerada uma espécie indicadora de condições hidroedáficas, mas também é ela própria uma impulsionadora da estrutura da comunidade arbórea.