Spatial variation of seed rain in deciduous tropical forest

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i9.7956

Keywords:

Altimetric dimension; Dispersion syndrome; Functional attributes; Heterogeneity; Topographic gradient.

Abstract

Seed rain is an ecological process and its functional attributes are essential for maintaining the dynamics of natural regeneration. The objective of this research was to evaluate the spatial variation of the seed rain in a toposequence of a Seasonal Deciduous Forest defined by three elevations: (Base 512 m; Slope: 534 m and Top: 559 m). 15 collectors of 1 m² were installed at each elevation level. Data were collected monthly from September / 2017 to February / 2019. The seeds were classified according to the dispersion syndrome, habit and size. Non-Metric Multidimensional Scaling (NMDS) was used to verify the variation in species composition and distribution. We identified 20,217 propagules, belonging to 65 species and 30 families, in addition to 4 morphospecies, which represents 449 seeds / m². The families with the highest species richness were Fabaceae, Sapindaceae and Euphorbiaceae. Of the 65 species sampled, 71% were arboreal. Zoochoric species predominated (78%) and very small seeds corresponded to 53% of the sample. We demonstrate that, on a small spatial scale, the relief represents an important source of heterogeneity in the vegetation component, since the topographic gradient influenced the composition and distribution of the functional attributes of the seed rain.

References

Amaral, W. G., Pereira, I. M., Machado, E. L. M., Oliveira, P. A., Dias, L. G., Mucida, D. P., & Amaral, C. S. (2013). Relação das espécies colonizadoras com as características do substrato em áreas degradadas na Serra do Espinhaço Meridional. Bioscience Journal, 29(5).

Araujo, M. M., Longhi, S. J., Barros, P. D., & Brena, D. A. (2004). Caracterização da chuva de sementes, banco de sementes do solo e banco de plântulas em Floresta Estacional Decidual ripária Cachoeira do Sul, RS, Brasil. Scientia Forestalis, 66(1), 128-141.

Armesto, J. J., Díaz, I., Papic, C., & Willson, M. F. (2001). Seed rain of fleshy and dry propagules in different habitats in the temperate rainforests of Chiloé Island, Chile. Austral Ecology, 26(4), 311-320.

Arruda, D. M., Ferreira-Junior, W. G., Duque-Brasil, R., & Schaefer, C. E. (2013). Phytogeographical patterns of dry forests sensu stricto in northern Minas Gerais State, Brazil. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 85(2), 623-634.

Au, A. Y., Corlett, R. T., & Hau, B. C. (2006). Seed rain into upland plant communities in Hong Kong, China. Plant Ecology, 186(1), 13-22. Bacles, C. F., Lowe, A. J., & Ennos, R. A. (2006). Effective seed dispersal across a fragmented landscape. Science, 311(5761), 628-628.

Baptista-Maria, V. R., Rodrigues, R. R., Damasceno Junior, G., Maria, F. D. S., & Souza, V. C. (2009). Composição florística de florestas estacionais ribeirinhas no estado de Mato Grosso do Sul, Brasil. Acta Botanica Brasilica, 23(2), 535-548.

Barroso, G. M., Morim, M. P., Peixoto, A. L., & Ichaso, C. L. F. (1999). Frutos e sementes. Morfologia aplicada à sistemática de dicotiledôneas. Viçosa: UFV.

Battilani, J. L. (2010). Chuva de sementes em trecho de floresta ripária, Mato Grosso do Sul, Brasil.

Borghi, W. A., Martins, S. S., Del Quiqui, E. M., & Nanni, M. R. (2004). Caracterização e avaliação da mata ciliar à montante da Hidrelétrica de Rosana, na Estação Ecológica do Caiuá, Diamante do Norte, PR. Cadernos da biodiversidade, 4(2), 9-18.

Canosa, G. A., de Faria, S. M., & de Moraes, L. F. D. (2012). Leguminosas florestais da Mata Atlântica brasileira fixadoras de nitrogênio atmosférico. Embrapa Agrobiologia-Comunicado Técnico (INFOTECA-E).

Capellesso, E. S., Santolin, S. F., & Zanin, E. M. (2015). Banco e chuva de sementes em área de transição florestal no sul do Brasil1. Revista Árvore, 39(5), 821-829.

Cardoso, E. & Schiavini, I. (2002). Relação entre distribuição de espécies arbóreas e topografia em um gradiente florestal na Estação Ecológica do Panga (Uberlândia, MG). Revista Brasileira de Botânica, 25(3), 277-289.

Charles-Dominique, P. (1995). Food distribution and reproductive constraints in the evolution of social structure: Nocturnal primates and other mammals. In Creatures of the dark (pp. 425-438). Springer, Boston, MA. Clark, C. J., Poulsen, J. R., Connor, E. F., & Parker, V. T. (2004). Fruiting trees as dispersal foci in a semi-deciduous tropical forest. Oecologia, 139(1), 66-75.

Coutinho, L. A. (2012). Variação sazonal e longitudinal na ecologia do guariba-de-mãos-ruivas, alouatta belzebul (Primates, Atelidae), na Fazenda Pacatuba, Paraíba.

Eisenlohr, P. V., Alves, L. F., Bernacci, L. C., Padgurschi, M. C., Torres, R. B., Prata, E. M., ... & Martins, F. R. (2013). Disturbances, elevation, topography and spatial proximity drive vegetation patterns along an altitudinal gradient of a top biodiversity hotspot. Biodiversity and conservation, 22(12), 2767-2783.

Ellenberg, D., & Mueller-Dombois, D. (1974). Aims and methods of vegetation ecology. New York: Wiley.

Espírito-Santo, M. M., Fagundes, M., Sevilha, A. C., Scariot, A. O., Sanchez-Azofeifa, G. A., Noronha, S. E., & Fernandes, G. W. (2008). Florestas estacionais deciduais brasileiras: distribuição e estado de conservação. MG Biota, 1(2), 5-13.

FAO and UNEP. 2020. The State of the World’s Forests 2020. Forests, biodiversity and people.

Farias de Souza, A. L., Malheiros Ramos, A., Cunha Conde, F., Massambani, O., & Recuero, F. S. (2004). Comparaçao de dados climatológicos modelados e observados utilizando a técnica dos quantis.

Felfili, J. M., Nascimento, A. R. T., Fagg, C. W., & Meirelles, E. M. (2007). Floristic composition and community structure of a seasonally deciduous forest on limestone outcrops in Central Brazil. Brazilian Journal of Botany, 30(4), 611-621.

Fenner, M. K., Fenner, M., & Thompson, K. (2005). The ecology of seeds. Cambridge University Press.

Ferreira Júnior, W. G., Schaefer, C. E. G. R., & Silva, A. D. (2012). Uma visão pedogeomorfológica sobre as formações florestais da Mata Atlântica. Ecologia de florestas tropicais do Brasil, 2, 141-174.

Flora do Brasil 2020 em construção. Jardim Botânico do Rio de Janeiro.

Foster, S., & Janson, C. H. (1985). The relationship between seed size and establishment conditions in tropical woody plants. Ecology, 66(3), 773-780.

Franklin, O., Johansson, J., Dewar, R. C., Dieckmann, U., McMurtrie, R. E., Brännström, Å., & Dybzinski, R. (2012). Modeling carbon allocation in trees: a search for principles. Tree Physiology, 32(6), 648-666.

Frenne, P., Brunet, J., Shevtsova, A., Kolb, A., Graae, B. J., Chabrerie, O., ... & Gruwez, R. (2011). Temperature effects on forest herbs assessed by warming and transplant experiments along a latitudinal gradient. Global Change Biology, 17(10), 3240-3253.

Friedrich, S., Konietschke, F., & Pauly, M. (2016). Analysis of Multivariate Data and Repeated Measures Designs (R Package Version 0.0. 4). Manova. Rm.

Gomes, L. C. (2018). Síndromes de dispersão do estrato arbóreo-arbustivo em dois fragmentos florestais do Pantanal Sul, MS. Biodiversidade, 17(2).

Graham, C. H., Moermond, T. C., Kristensen, K. A., & Mvukiyumwami, J. (1995). Seed dispersal effectiveness by two bulbuls on Maesa lanceolata, an African montane forest tree. Biotropica, 479-486.

Hampe, A. (2004). Extensive hydrochory uncouples spatiotemporal patterns of seedfall and seedling recruitment in a ‘bird‐dispersed’riparian tree. Journal of Ecology, 92(5), 797-807.

Hardesty, B. D., & Parker, V. T. (2003). Community seed rain patterns and a comparison to adult community structure in a West African tropical forest. Plant Ecology, 164(1), 49-64.

Higuchi, P., da Silva, A. C., de Almeida, J. A., da Costa Bortoluzzi, R. L., Mantovani, A., de Souza Ferreira, T., ... & da Silva, K. M. (2013). Florística e estrutura do componente arbóreo e análise ambiental de um fragmento de Floresta Ombrófila Mista Alto-Montana no município de Painel, SC. Ciência Florestal, 23(1), 153-164.

Higuchi, P., da Silva, A. C., de Souza Ferreira, T., de Souza, S. T., Gomes, J. P., da Silva, K. M., ... & da Silva Paulino, P. (2012). Influência de variáveis ambientais sobre o padrão estrutural e florístico do componente arbóreo, em um fragmento de Floresta Ombrófila Mista Montana em Lages, SC. Ciência Florestal, 22(1), 79-90.

Homeier, J., Breckle, S. W., Günter, S., Rollenbeck, R. T., & Leuschner, C. (2010). Tree diversity, forest structure and productivity along altitudinal and topographical gradients in a species‐rich Ecuadorian montane rain forest. Biotropica, 42(2), 140-148.

Howe, H. F., & Smallwood, J. (1982). Ecology of seed dispersal. Annual review of ecology and systematics, 13(1), 201-228.

Howe, H. F. (1993). Aspects of variation in a neotropical seed dispersal system. In Frugivory and seed dispersal: ecological and evolutionary aspects (pp. 149-162). Springer, Dordrecht.

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2005). Mapa de Clima do Brasil.

IBGE, R. (2012). Manual técnico da vegetação brasileira.

Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade – ICMBio. (2013). Plano de Manejo do Parque Nacional da Serra da Bodoquena, Encarte 3.

Ivanauskas, N., & Rodrigues, R. R. (2000). Florística e fitossociologia de remanescentes de floresta estacional decidual em Piracicaba, São Paulo, Brasil. Brazilian Journal of Botany, 23(3), 291-304.

Jansen, P. A., Bongers, F., & Hemerik, L. (2004). Seed mass and mast seeding enhance dispersal by a neotropical scatter‐hoarding rodent. Ecological Monographs, 74(4), 569-589.

Junior, M. M., Barbosa, R. I., da Silva, S. J. R., & Casadio, G. M. L. (2012). Reproductive phenology of the main tree species in the Roraima savanna, Brazilian Amazon.

Kroiss, S. J., & HilleRisLambers, J. (2015). Recruitment limitation of long‐lived conifers: implications for climate change responses. Ecology, 96(5), 1286-1297.

Larson, J. E., Sheley, R. L., Hardegree, S. P., Doescher, P. S., & James, J. J. (2015). Seed and seedling traits affecting critical life stage transitions and recruitment outcomes in dryland grasses. Journal of Applied Ecology, 52(1), 199-209.

Lebrija‐Trejos, E., Reich, P. B., Hernández, A., & Wright, S. J. (2016). Species with greater seed mass are more tolerant of conspecific neighbours: a key driver of early survival and future abundances in a tropical forest. Ecology Letters, 19(9), 1071-1080.

Mantovani, W. & Martins, F. (1988). Variações fenológicas das espécies do cerrado da Reserva Biológica de Moji Guaçu. Revista brasileira botanica, 11, 101-12.

Mariani, M. A. P. (2001). Geografia e turismo no paraíso das águas: o caso de Bonito (Doctoral dissertation).

Martins, S. V., Rodrigues, R. R., Gandolfi, S., & Calegari, L. (2012). Sucessão ecológica: fundamentos e aplicações na restauração de ecossistemas florestais. Ecologia de florestas tropicais do Brasil, 2, 21-52.

Martini, A. M. Z., & Dos Santos, F. A. M. (2007). Effects of distinct types of disturbance on seed rain in the Atlantic forest of NE Brazil. Plant Ecology, 190(1), 81-95.

Mateo, R. G., Broennimann, O., Normand, S., Petitpierre, B., Araújo, M. B., Svenning, J. C., ... & Suarez, G. M. (2016). The mossy north: an inverse latitudinal diversity gradient in European bryophytes. Scientific Reports, 6, 25546.

McConkey, K. R., Prasad, S., Corlett, R. T., Campos-Arceiz, A., Brodie, J. F., Rogers, H., & Santamaria, L. (2012). Seed dispersal in changing landscapes. Biological Conservation, 146(1), 1-13.

Meireles, L. D., Shepherd, G. J., & Kinoshita, L. S. (2008). Variações na composição florística e na estrutura fitossociológica de uma floresta ombrófila densa alto-montana na Serra da Mantiqueira, Monte Verde, MG. Brazilian Journal of Botany, 31(4), 559-574.

Melo, F. P. L., Dirzo, R., & Tabarelli, M. (2006). Biased seed rain in forest edges: evidence from the Brazilian Atlantic forest. Biological conservation, 132(1), 50-60.

Merritt, D. M., Nilsson, C., & Jansson, R. (2010). Consequences of propagule dispersal and river fragmentation for riparian plant community diversity and turnover. Ecological Monographs, 80(4), 609-626.

Moles, A. T., & Westoby, M. (2006). Seed size and plant strategy across the whole life cycle. Oikos, 113(1), 91-105.

Moro, R. S., Schmitt, J., & Diedrichs, L. A. (2001). Estrutura de um fragmento da mata ciliar do Rio Cará-Cará, Ponta Grossa, PR. Publicatio UEPG-Biological and Health Sciences, 7(1), 19-38.

Muller-Landau, H. C. (2010). The tolerance–fecundity trade-off and the maintenance of diversity in seed size. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(9), 4242-4247.

Murphy, P. G., & Lugo, A. E. (1986). Ecology of tropical dry forest. Annual review of ecology and systematics, 17(1), 67-88.

Nascimento, A. R. T., Felfili, J. M., & Meirelles, E. M. (2004). Florística e estrutura da comunidade arbórea de um remanescente de Floresta Estacional Decidual de encosta, Monte Alegre, GO, Brasil. Acta Botanica Brasilica, 18(3), 659-669.

Oksanen, J., Blanchet, F. G., Kindt, R., Legendre, P., Minchin, P. R., O’Hara, R. B., ... & Wagner, H. Community Ecology Package. R package version 2.5-2; 2018.

Oliveira, A. K. M., de Freitas Lemes, F. T., & Pulchério-Leite, A. (2013). Consumo de frutos de Cecropia pachystachya trécul e Ficus gomelleira Kunt & CD Bouché por Platyrrhinus lineatus (E. Geoffroy, 1810) e seu efeito sobre a germinação de sementes. Revista de Biologia Neotropical/Journal of Neotropical Biology, 10(2), 1-8.

Oliveira, M., Ril, F. L., Peretti, C., Capellesso, E. S., Sausen, T. L., & Budke, J. C. (2016). Biomassa e estoques de carbono em diferentes sistemas florestais no sul do Brasil.

Oliveira-Filho, A. T., Jarenkow, J. A., & Rodal, M. N. (2006). Floristic relationships of seasonally dry forests of eastern South America based on tree species distribution patterns. Systematics Association Special Volume, 69, 159.

Oliveira‐Filho, A. T., & Fontes, M. A. L. (2000). Patterns of floristic differentiation among Atlantic Forests in Southeastern Brazil and the influence of climate 1. Biotropica, 32(4b), 793-810.

Oliveira‐Filho, A. T., Curi, N., Vilela, E. A., & Carvalho, D. A. (1998). Effects of Canopy Gaps, Topography, and Soils on the Distribution of Woody Species in a Central Brazilian Deciduous Dry Forest 1. Biotropica, 30(3), 362-375.

Pedralli, G. (1997). Florestas secas sobre afloramentos de calcário em Minas Gerais: florística e fisionomia. Bios, 5(5), 81-88.

Pedroni, F., Eisenlohr, P. V., & Oliveira-Filho, A. T. (2013). Changes in tree community composition and structure of Atlantic rain forest on a slope of the Serra do Mar range, southeastern Brazil, from near sea level to 1000 m of altitude. Flora-Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants, 208(3), 184-196.

Pennington, R. T., & Ratter, J. A. (Eds.). (2006). Neotropical savannas and seasonally dry forests: plant diversity, biogeography, and conservation. CRC press.

Pereira, B. A. D. S., Venturoli, F., & Carvalho, F. A. (2011). Florestas estacionais no cerrado: uma visão geral. Pesquisa Agropecuária Tropical, 41(3), 446-455.

Pereira, S. R., Laura, V. A., & Souza, A. L. T. D. (2013). Seed dormancy overcoming as a strategy for forest restoration in tropical pasture. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 48(2), 148-156.

Pesendorfer, M. B., Sillett, T. S., Morrison, S. A., & Kamil, A. C. (2016). Context‐dependent seed dispersal by a scatter‐hoarding corvid. Journal of Animal Ecology, 85(3), 798-805.

Piña-Rodrigues, F. C. M., & Aoki, J. (2014). Chuva de sementes como indicadora do estádio de conservação de fragmentos florestais em Sorocaba-SP. Ciência Florestal, 24(4), 911-923.

Pivello, V. R., Petenon, D., Jesus, F. D., Meirelles, S. T., Vidal, M. M., Alonso, R. D. A. S., ... & Metzger, J. P. (2006). Chuva de sementes em fragmentos de Floresta Atlântica (São Paulo, SP, Brasil), sob diferentes situações de conectividade, estrutura florestal e proximidade da borda. Acta Botanica Brasilica, 20(4), 845-859.

Portillo-Quintero, C. A., & Sánchez-Azofeifa, G. A. (2010). Extent and conservation of tropical dry forests in the Americas. Biological conservation, 143(1), 144-155.

Pott, A., & Pott, V. J. (2003). Espécies de fragmentos florestais em Mato Grosso do Sul. Fragmentação florestal e alternativas de desenvolvimento rural na Região Centro-Oeste. Campo Grande: UCDB, 26-52.

Reich, P. B., Frelich, L., & Munn, T. (2002). Temperate deciduous forests.

Reid, J. L., Holl, K. D., & Zahawi, R. A. (2015). Seed dispersal limitations shift over time in tropical forest restoration. Ecological Applications, 25(4), 1072-1082.

Rodrigues, L. A., Carvalho, D. A. D., Oliveira Filho, A. T. D., & Curi, N. (2007). Efeitos de solos e topografia sobre a distribuição de espécies arbóreas em um fragmento de floresta estacional semidecidual, em Luminárias, MG. Revista Árvore, 31(1), 25-35.

Rother, D. C., Rodrigues, R. R., & Pizo, M. A. (2009). Effects of bamboo stands on seed rain and seed limitation in a rainforest. Forest Ecology and Management, 257(3), 885-892.

Salis, S. M., Silva, M. P. D., Mattos, P. P. D., Silva, J. S., Pott, V. J., & Pott, A. (2004). Fitossociologia de remanescentes de floresta estacional decidual em Corumbá, Estado do Mato Grosso do Sul, Brasil. Brazilian Journal of Botany, 27(4), 671-684.

Sallun-Filho, w.; Karmann, I. (2007). Geomorphological map of the Serra da Bodoquena karst, west-central Brazil. Journal of maps, 3(1), 282-295.

Salzo, I., & Matos, A. M. (2013). Plano de Manejo do Parque Nacional da Serra da Bodoquena. ICMBio. Brasília: Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade.

Scariot, A., Sousa-Silva, J. C., & Felfili, J. M. (2005). Cerrado: ecologia, biodiversidade e conservação. Ministério do Meio Ambiente.

Scipioni, M. C., Longhi, S. J., Araújo, M. M., & Reinert, D. J. (2009). Regeneração natural de um fragmento da floresta estacional decidual na Reserva Biológica do Ibicuí-Mirim (RS). Floresta, 39(3).

Sccoti, M. S. V., Araujo, M. M., Wendler, C. F., & Longhi, S. J. (2011). Mecanismos de regeneração natural em remanescente de Floresta Estacional Decidual. Ciência Florestal, 21(3), 459-472.

Sevilha, A. C., Scariot, A., & Noronha, S. E. (2004). Estado atual da representatividade de unidades de conservação em Florestas Estacionais Deciduais no Brasil. Biomas florestais. Editora da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 1-63.

Silva, L. Á. D., & Scariot, A. (2003). Composição florística e estrutura da comunidade arbórea em uma floresta estacional decidual em afloramento calcário (Fazenda São José, São Domingos, GO, Bacia do Rio Paranã). Acta Botanica Brasilica, 17(2), 305-313.

Somner, G. V., Ferrucci, M. S., & Acevedo-Rodríguez, P. R. Coelho G. 2010. Sapindaceae. Catálogo de Plantas e Fungos do Brasil, 2, 1606-1620.

Stefanello, D. (2010). Síndromes de dispersão de diásporos das espécies de trechos de vegetação ciliar do rio das Pacas, Querência-MT. Acta Amaz, 141-150.

Tautenhahn, S., Heilmeier, H., Götzenberger, L., Klotz, S., Wirth, C., & Kühn, I. (2008). On the biogeography of seed mass in Germany–distribution patterns and environmental correlates. Ecography, 31(4), 457-468.

Thomas, S. C., & Winner, W. E. (2002). Photosynthetic differences between saplings and adult trees: an integration of field results by meta-analysis. Tree physiology, 22(2-3), 117-127.

Trustees, E. (2007). Influence of soils and topographic gradients on tree species distribution in a Brazilian Atlantic Tropical Semideciduous Forest. Edinburgh Journal of Botany, 64(2), 137-157.

Van der Pijl, L. (1982). Principles of dispersal. Berlin: SpringerVerlag. Vellend, M. (2010). Conceptual synthesis in community ecology. The Quarterly review of biology, 85(2), 183-206.

Veloso, H. P., Rangel-Filho, A. L. R., & Lima, J. C. A. (1991). Classificação da vegetação brasileira, adaptada a um sistema universal. Ibge.

Vieira, D. L., & Scariot, A. (2006). Principles of natural regeneration of tropical dry forests for restoration. Restoration ecology, 14(1), 11-20.

Walck, J. L., Hidayati, S. N., Dixon, K. W., Thompson, K. E. N., & Poschlod, P. (2011). Climate change and plant regeneration from seed. Global Change Biology, 17(6), 2145-2161.

Webb, C. O., & Peart, D. R. (1999). Seedling density dependence promotes coexistence of Bornean rain forest trees. Ecology, 80(6), 2006-2017.

Westoby, M., Jurado, E., & Leishman, M. (1992). Comparative evolutionary ecology of seed size. Trends in Ecology & Evolution, 7(11), 368-372.

Whittaker, RH (1975). Comunidades e Ecossistemas, Macmillan Publishing Co. Inc., Nova York, Nova York . 385p. Wikander, T. (1984). Mecanismos de dispersión de diasporas de una selva decidua en Venezuela. Biotropica, 276-283.

Wolf, J. A., Fricker, G. A., Meyer, V., Hubbell, S. P., Gillespie, T. W., & Saatchi, S. S. (2012). Plant species richness is associated with canopy height and topography in a neotropical forest. Remote Sensing, 4(12), 4010-4021.

Xia, S. W., Chen, J., Schaefer, D., & Goodale, U. M. (2016). Effect of topography and litterfall input on fine-scale patch consistency of soil chemical properties in a tropical rainforest. Plant and soil, 404(1-2), 385-398.

Zavala, C. B. R., Fernandes, S. S. L., Pereira, Z. V., & Silva, S. M. (2017). Análise fitogeográfica da flora arbustivo-arbórea em ecótono no Planalto da Bodoquena, MS, Brasil. Ciência Florestal, 27(3), 907-921.

Downloads

Published

11/09/2020

How to Cite

Brachtvogel, C., Pereira, Z. V., & Silva, S. M. . (2020). Spatial variation of seed rain in deciduous tropical forest. Research, Society and Development, 9(9), e879997956. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i9.7956

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences