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El rol de los suelos serpentinos en la formaciĆ³n de bosques novedosos en Puerto Rico
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Abstract
Little is known about ecological succession on tropical serpentine soils and how introduced species adapt to these extreme conditions. This study, conducted across 65.7 ha at Cerro Las Mesas, MayagĆ¼ez, evaluated the structure and composition of historical and novel forests growing on serpentine outcrops. Thirty plots were sampled to estimate tree density, height, and aboveground biomass, using analysis of variance and non-metric multidimensional scaling (NMS) to determine differences between forest types. Results showed significant structural contrasts: novel forests exhibited greater structural development, averaging 13.1 m in height and 172.8 Mg/ha in biomass, compared to 9.8 m and 50.6 Mg/ha in historical forests. In contrast, historical forests exhibited a higher density of small trees (3892 vs. 2217 trees/ha). These differences in structure and composition were strongly linked to soil chemistry; while historical forests were associated with high heavy metal concentrations, novel forests predominated in soils with greater nitrate and sulfate availability. These findings suggest that serpentine exerts a determinant environmental filter: nickel toxicity in historical forests excludes non-adapted introduced species. Conversely, in novel forests, more favorable edaphic conditions allow for the success of introduced species with acquisitive strategies, facilitating greater height and biomass development. Additionally, 20 functional traits, including leaf morphology and nutrient and metal concentrations, were analyzed in dominant species to determine community assembly mechanisms. Using NMS ordination and functional diversity indices (FRic, FEve, FDiv, FDis), it was found that historical forests exhibit low functional dispersion, indicating environmental filtering that favors convergence toward conservative strategies. The determinant traits that functionally differentiated the communities were leaf dry weight and leaf calcium concentration, evidencing that tolerance to edaphic stress is the primary axis of differentiation. In conclusion, historical forests showed lower functional diversity and conservative strategies, confirming that the environmental filter intensifies in zones with greater toxic potential. This evidences greater endemism in areas where the serpentine syndrome is most intense. In these sites, ecological succession depends on strict niche differentiation and a diversification of strategies to tolerate edaphic stress.
Poco se conoce sobre la sucesiĆ³n en suelos de serpentina tropicales y la adaptaciĆ³n de especies introducidas a estas condiciones extremas. Este estudio, realizado en 65.7 ha del Cerro Las Mesas, MayagĆ¼ez, evaluĆ³ la estructura y composiciĆ³n de bosques histĆ³ricos y novedosos sobre afloramientos de serpentina. Se muestrearon 30 parcelas en las cuales se estimĆ³ densidad, altura y biomasa aĆ©rea, utilizando anĆ”lisis de varianza y ordenaciĆ³n no-mĆ©trica multidimensional (NMS) para determinar diferencias entre tipos de bosque. Los resultados mostraron contrastes estructurales significativos: los bosques novedosos presentaron mayor desarrollo estructural, con promedios de 13.1 m de altura y 172.8 Mg/ha de biomasa, frente a los 9.8 m y 50.6 Mg/ha de los bosques histĆ³ricos. En contraste, los bosques histĆ³ricos exhibieron una mayor densidad de Ć”rboles pequeƱos (3892 vs. 2217 Ć”rboles/ha). Estas diferencias en estructura y composiciĆ³n estuvieron fuertemente ligadas a la quĆmica del suelo; mientras los bosques histĆ³ricos se asociaron a altas concentraciones de metales pesados, los novedosos predominaron en suelos con mayor disponibilidad de nitratos y sulfatos. Estos hallazgos sugieren que la serpentina ejerce un filtro ambiental determinante, la toxicidad por nĆquel en los bosques histĆ³ricos excluye a las especies introducidas no adaptadas, mientras que, en los bosques novedosos, con condiciones edĆ”ficas mĆ”s favorables permiten el Ć©xito de especies introducidas con estrategias adquisitivas, facilitando un mayor desarrollo de altura y biomasa. Complementariamente, se analizaron 20 rasgos funcionales, incluyendo morfologĆa foliar y concentraciones de nutrientes y metales, en las especies dominantes para determinar los mecanismos de ensamblaje comunitario. Mediante ordenaciĆ³n NMS y el cĆ”lculo de Ćndices de diversidad funcional (FRic, FEve, FDiv, FDis), se encontrĆ³ que los bosques histĆ³ricos exhiben una baja dispersiĆ³n funcional, indicando un filtrado ambiental que favorece la convergencia hacia estrategias conservadoras. Los rasgos determinantes que separaron funcionalmente a las comunidades fueron el peso seco foliar y la concentraciĆ³n de calcio foliar, evidenciando que la tolerancia al estrĆ©s edĆ”fico es el eje principal de diferenciaciĆ³n. En conclusiĆ³n, los bosques histĆ³ricos mostraron una menor diversidad funcional y estrategias conservativas, confirmando que el filtro ambiental aumenta en zonas con mayor potencial tĆ³xico. Esto evidencia un mayor endemismo en zonas donde el sĆndrome de la serpentina es mĆ”s intenso. AllĆ, la sucesiĆ³n ecolĆ³gica depende de una estricta diferenciaciĆ³n de nichos y una diversificaciĆ³n de estrategias para tolerar el estrĆ©s edĆ”fico.
Poco se conoce sobre la sucesiĆ³n en suelos de serpentina tropicales y la adaptaciĆ³n de especies introducidas a estas condiciones extremas. Este estudio, realizado en 65.7 ha del Cerro Las Mesas, MayagĆ¼ez, evaluĆ³ la estructura y composiciĆ³n de bosques histĆ³ricos y novedosos sobre afloramientos de serpentina. Se muestrearon 30 parcelas en las cuales se estimĆ³ densidad, altura y biomasa aĆ©rea, utilizando anĆ”lisis de varianza y ordenaciĆ³n no-mĆ©trica multidimensional (NMS) para determinar diferencias entre tipos de bosque. Los resultados mostraron contrastes estructurales significativos: los bosques novedosos presentaron mayor desarrollo estructural, con promedios de 13.1 m de altura y 172.8 Mg/ha de biomasa, frente a los 9.8 m y 50.6 Mg/ha de los bosques histĆ³ricos. En contraste, los bosques histĆ³ricos exhibieron una mayor densidad de Ć”rboles pequeƱos (3892 vs. 2217 Ć”rboles/ha). Estas diferencias en estructura y composiciĆ³n estuvieron fuertemente ligadas a la quĆmica del suelo; mientras los bosques histĆ³ricos se asociaron a altas concentraciones de metales pesados, los novedosos predominaron en suelos con mayor disponibilidad de nitratos y sulfatos. Estos hallazgos sugieren que la serpentina ejerce un filtro ambiental determinante, la toxicidad por nĆquel en los bosques histĆ³ricos excluye a las especies introducidas no adaptadas, mientras que, en los bosques novedosos, con condiciones edĆ”ficas mĆ”s favorables permiten el Ć©xito de especies introducidas con estrategias adquisitivas, facilitando un mayor desarrollo de altura y biomasa. Complementariamente, se analizaron 20 rasgos funcionales, incluyendo morfologĆa foliar y concentraciones de nutrientes y metales, en las especies dominantes para determinar los mecanismos de ensamblaje comunitario. Mediante ordenaciĆ³n NMS y el cĆ”lculo de Ćndices de diversidad funcional (FRic, FEve, FDiv, FDis), se encontrĆ³ que los bosques histĆ³ricos exhiben una baja dispersiĆ³n funcional, indicando un filtrado ambiental que favorece la convergencia hacia estrategias conservadoras. Los rasgos determinantes que separaron funcionalmente a las comunidades fueron el peso seco foliar y la concentraciĆ³n de calcio foliar, evidenciando que la tolerancia al estrĆ©s edĆ”fico es el eje principal de diferenciaciĆ³n. En conclusiĆ³n, los bosques histĆ³ricos mostraron una menor diversidad funcional y estrategias conservativas, confirmando que el filtro ambiental aumenta en zonas con mayor potencial tĆ³xico. Esto evidencia un mayor endemismo en zonas donde el sĆndrome de la serpentina es mĆ”s intenso. AllĆ, la sucesiĆ³n ecolĆ³gica depende de una estricta diferenciaciĆ³n de nichos y una diversificaciĆ³n de estrategias para tolerar el estrĆ©s edĆ”fico.
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Date
2025-12-17
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Keywords
Serpentina, Sucesion, Estructura y composicion, Rasgos Funcionales, Ensamblaje Comunitario