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Age and growth rate of congeneric tree species (Hymenaea spp. - Leguminosae) inhabiting different tropical biomes

DOI: 10.3112/erdkunde.2017.01.03
Year: 2017
Vol: 71
Issue: 1
Pages: 45-57
Summary:

Age and radial growth rate are key data on understanding some aspects of tropical forest dynamics and ecology. In species that produce annual tree rings, tree-ring analysis allows the most precise estimate of these two parameters. The present study assessed the age and radial growth rate of three Hymenaea species inhabiting four of the six biomes found in Brazil. Out of these four biomes, two harbor the largest rainforests in South America, the Amazon Forest on the west and the Atlantic Forest in the east. The Cerrado biome is an open and seasonally drier vegetation found between them and the Pantanal is a wetland in the west. The H. courbaril species inhabits almost the entire Neotropical lowlands while H. parvifolia and H. stigonocarpa are restricted to the Amazon and Cerrado biomes, respectively. To investigate these species dynamics within different biomes, age and radial growth rate were calculated for 217 trees through tree-ring analyses. The oldest H. courbaril and H. parvifolia trees were 316 and 371 years old, respectively, while H. stigonocarpa trees were considerably younger, up to 144 years old. Hymenaea courbaril trees showed the widest variation in average growth rate, from 1.00 to 6.63 mm per year, while the other two species showed a narrower variation from 0.89 to 2.81 mm per year. The studied populations presented distinct trends in the lifetime growth pattern that seems to be related to the biome of provenance. Overall, trees from the Amazon forest showed a trend of increasing growth rate up to about 100 years followed by a decreasing of it, while trees growing in the Pantanal and Atlantic forest showed only decreasing growth rates. In the Cerrado, trees showed a constant pattern of growth rate up to 50 years followed by a clear decline. It is important to highlight that different species of Hymenaea showed similar growth trends within the same biome. In larger trees, the average growth rate is lower in the Cerrado, which is characterized by deeper water tables and more dystrophic soils while the growth rates in the Amazon and Atlantic Forests are 60 % and 79 % higher, respectively. This study represents one of the most comprehensive datasets of trees age and growth rate of tropical congeneric species  under such large geographical range.

Zusammenfassung:

Alter und Zuwachsraten von tropischen Bäumen liefern wichtige Daten über das Verständnis verschiedener Aspekte bezüglich der Dynamik und Ökologie von tropischen Wäldern. Bei Baumarten, welche jährliche Zuwachsringe ausbilden, ermöglicht die Jahrringanalyse eine genaue Untersuchung dieser beiden Parameter. Die vorgestellte Studie analysiert Alter und radiale Zuwachsraten von drei Hymenaea Arten, in vier der sechs Biome Brasiliens. Von diesen Biomen gehören zwei, der Amazonas Regenwald und der Atlantische Regenwald, zu den größten Regenwäldern Südamerikas. Das Biom Cerrado ist eine offene Savannenlandschaft, welche eine saisonale Trockenzeit aufweist. Bei dem Pantanal handelt es sich um ein Feuchtgebiet. Die Art H. courbaril ist in fast allen neotropischen Tiefländern anzutreffen. Die Verbreitungen von H. parvifolia und H. stigonocarpa ist auf den Amazonas Regenwald bzw. auf den Cerrado beschränkt. Um das Wachstumsverhalten dieser Arten in unterschiedlichen Biomen zu untersuchen, wurden von 217 Bäumen mit Hilfe der Jahrringanalyse das Alter und die radiale Zuwachsrate bestimmt. Die ältesten H. courbaril und H. parvifolia Bäume wurden 316 bzw. 371 Jahre alt, wohingegen H. stigonocarpa mit einem Höchstalter von 144 Jahren deutlich jünger war. Bäume der Art Hymenaea courbaril zeigten die größte Schwankung des durchschnittlichen Wachstums, welches sich zwischen 1.00 und 6.63 mm pro Jahr bewegte. Der Schwankungsbereich der andren beiden Arten war mit 0.89 bis 2.81 mm pro Jahr deutlich geringer. Die untersuchten Bestände wiesen unterschiedliche Wachstumsmuster auf, welche an die Bedingungen ihres Herkunftsgebietes gekoppelt zu sein scheinen. Im Allgemeinen zeigten die Bäume im Amazonas Regenwald in den ersten 100 Jahren ein überdurchschnittliches Wachstum, gefolgt von einem abnehmenden Wachstum. Bäume aus dem Atlantischen Regenwald und dem Pantanal wiesen nur abnehmende Wachstumsraten auf. Innerhalb des Cerrados ließ sich in den ersten 50 Jahren ein konstantes Wachstumsverhalten ausmachen, auf welches ein klarer Rückgang folgte. Zu betonen ist, dass unterschiedliche Arten von Hymenaea innerhalb des gleichen Bioms ein gleichartiges Wachstumsverhalten an den Tag legten. Im Cerrado, welcher durch nähstoffarme Böden und tiefliegenden Grundwasserspiegel gekennzeichnet ist, war die durchschnittliche Wachstumsrate von großen und alten Bäumen am niedrigsten. Im Amazonas Regenwald und dem Atlantischen Regenwald waren diese Raten von alten Bäumen um 60 % bzw. 79 % über dem Durchschnitt. Diese Studie umfasst einen der größten Datensätze von Alter und Wachstumsraten tropischer artverwandter Bäume über ein großes Untersuchungsgebiet.

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