Litter dynamics recover faster than arthropod biodiversity during tropical forest succession. (16th December 2019)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Cole, Rebecca J.; Selmants, Paul; Khan, Shafkat; Chazdon, Robin
• Is Part Of: Biotropica. Volume 52:Number 1(2020)
• Page Start: 22
• Page End: 33
• Publication Date: 2019-12-16
• Subjects: arthropods -- biodiversity -- forest succession -- litter decomposition -- litter fauna -- lowland tropical forest -- nutrient cycling -- soil fauna; Biotic communities -- Tropics -- Periodicals; Applied ecology -- Tropics -- Periodicals; Biology -- Tropics -- Periodicals; 577.80913
• DOI: 10.1111/btp.12740
• Languages: English
• ISSNs: 0006-3606

Abstract

Abstract: Litterfall and litter decomposition are key elements of nutrient cycling in tropical forests, a process in which decomposer communities such as macro‐arthropods play a critical role. Understanding the rate and extent to which ecosystem function and biodiversity recover during succession is useful to managing the growing area of tropical successional forest globally. Using a replicated chronosequence of forest succession (5–15, 15–30, 30–45 years, and primary forest) on abandoned pastures in lowland tropical wet forest, we examined litterfall, litter chemistry, and effects of macro‐arthropod exclusion on decomposition of two litter types (primary and 5‐ to 15‐years‐old secondary forest). Further, we assessed macro‐arthropod diversity and community composition across the chronosequence. Overstory cover, litterfall, and litter nutrients reached levels similar to primary forest within 15–30 years. Young secondary forest litter (5–15 years) had lower initial N and P content, higher C:N, and decayed 60 percent faster than primary forest litter. The presence of macro‐arthropods strongly mediated decomposition and nutrient release rates, increasing litter mass loss by 35–44 percent, N released by 53 percent, and P release by 84 percent. Forest age had no effect on soil nutrients, rates of litter decomposition, nutrient release, or macro‐arthropod influence. In contrast, abundance and community composition of macro‐arthropods remained significantly lower and distinct in all ages of secondary compared with primary forest. Order richness was lower in 5–15 years of secondary compared with primary forest. Our results suggest that in highly productive tropical wet forest, functional recovery of litter dynamics precedes recovery of decomposer community structure and biodiversity. Abstract in Spanish is available with online material. RESUMO: La producción de hojarasca y su descomposición, son elementos clave en el ciclo de nutrientes en bosques tropicales, un proceso en el cual las comunidades de descomponedores, como los macroartrópodos, desempeñan un papel fundamental. Comprender la velocidad y el grado en que la funcionalidad del ecosistema y la biodiversidad se recuperan durante el proceso de sucesión es útil para manejar un área creciente del bosque tropical en recuperación a nivel mundial. Usando una cronosecuencia de sucesión en bosques tropicales, examinamos la producción y características química de hojarasca y los efectos de la exclusión de macroartrópodos en descomposición de dos tipos de hojarasca (bosque primario y secundario de 5–15 años). Evaluamos la diversidad y composición de comunidad de macroartrópodos en toda la cronosecuencia. La cobertura de dosel, la acumulación y contenido de nutrientes de hojarasca alcanzaron niveles similares a bosque primario en 15–30 años. La hojarasca del bosque secundario joven (5–15 años), tuvo un contenido menor de N y P, mayor de C: N y se descompuso un 60 por ciento más rápido que la hojarasca del bosque primario. La presencia de macroartrópodos influyó fuertemente las tasas de descomposición y liberación de nutrientes, aumentado la pérdida de masa de hojarasca un 35–44 por ciento, la liberación de N un 53 por ciento y de P un 84 por ciento. Edad del bosque no tuvo ningún efecto sobre los nutrientes del suelo, las tasas de descomposición de la hojarasca, la liberación de nutrientes o la influencia de los macroartrópodos. En contraste, la abundancia y la composición comunitaria de los macroartrópodos permanecieron significativamente más bajas y distintas en todas las edades del bosque secundario en comparación con el bosque primario. La riqueza de órdenes de macroartrópodos fue menor en bosque secundario de 5–15 años en comparación con el bosque primario. Nuestros resultados sugieren que la recuperación de la dinámica de la hojarasca precede a la recuperación de la biodiversidad y estructura de la comunidad de descomponedores.