Autogenic regulation and resilience in tropical dry forest. (29th August 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Muñoz, Rodrigo; Bongers, Frans; Rozendaal, Danaë M. A.; González, Edgar J.; Dupuy, Juan M.; Meave, Jorge A.
• Is Part Of: Journal of ecology. Volume 109:Number 9(2021)
• Page Start: 3295
• Page End: 3307
• Publication Date: 2021-08-29
• Subjects: autogenic regulation -- community dynamics -- constancy -- demographic processes -- forest dynamics -- recovery -- stability -- state variables; Plant ecology -- Periodicals; 577.05
• DOI: 10.1111/1365-2745.13749
• Languages: English
• ISSNs: 0022-0477

Abstract

Abstract: Engineering resilience, a forest's ability to maintain its properties in the event of disturbance, comprises two components: resistance and recovery. In human‐dominated landscapes, forest resilience depends mostly on recovery. Forest recovery largely depends on autogenic regulation, which entails a negative feedback loop between rates of change in forest state variables and state variables themselves. Hence community dynamics change in response to deviations from forest equilibrium state. Based on the premise that autogenic regulation is a key aspect of the recovery process, here we tested the hypothesis that combined old‐growth forest (OGF) and secondary forest (SF) dynamics should show autogenic regulation in state variables, and thus convergence towards OGF‐based reference points, indicating forest resilience. We integrated dynamic data for OGF (11‐year monitoring) and SF (16‐year monitoring) to analyse three key state variables (basal area, tree density and species richness), their annual rates of change and their underlying demographic processes (recruitment, growth and mortality). We examined autogenic regulation through generalized linear mixed‐effects models (GLMMs) to quantify functional relationships between rates of change of state variables (and underlying demographic processes) and their respective state variables. State variables in OGF decreased moderately over time, against our prediction of OGF constancy. In turn, the three state variables analysed showed negative relationships with their respective rates of change, which allows the return of SF to OGF values after disturbance. In all cases, recruitment decreased with increasing values in state variables, while mortality increased. The observed negative relationships between state variables, their rates of change and their underlying demographic processes support our hypothesis of integrated OGF and SF dynamics showing autogenic regulation for state variables. Competition seems to be a major driver of autogenic regulation given its dependence on a resource availability that declines as forest structure develops. Synthesis . Based on a straightforward and comprehensive approach to quantify the extent to which tropical forest dynamics is self‐regulated, this study highlights the importance of autogenic regulation for tropical dry forest as a basic component of its resilience. This approach is potentially valuable for a generalized assessment of engineering resilience of forests world‐wide. Abstract : In human‐dominated forests, the recovery component of resilience depends on autogenic regulation. The integration of old‐growth and secondary forest dynamics in a tropical dry forest confirmed autogenic regulation, expressed as negative functional relationships between forest state variables, their annual rates of change and their underlying demographic processes. These findings highlight the importance of autogenic regulation for tropical forest resilience. Resumen: La resiliencia ingenieril, es decir, la capacidad de un bosque para mantener sus propiedades ante un evento de disturbio, incluye dos componentes: resistencia y recuperación. En paisajes dominados por los humanos, la resiliencia de los bosques depende principalmente de su recuperación. La recuperación de un bosque depende en gran medida de la regulación autogénica, la cual implica un ciclo de retroalimentación negativa entre las tasas de cambio de las variables de estado del bosque y las propias variables de estado. Por lo tanto, la dinámica comunitaria cambia en respuesta a las desviaciones respecto al estado de equilibrio del bosque. Con base en la premisa de que la regulación autogénica es un aspecto clave del proceso de recuperación, pusimos a prueba la hipótesis de que la integración de la dinámica del bosque maduro (BM) y del bosque secundario (BS) debería mostrar regulación autogénica en sus variables de estado, y por lo tanto una convergencia hacia los valores de referencia del BM, lo cual indicaría que el bosque es resiliente. Integramos datos de la dinámica del BM y del BS (11 y 16 años de monitoreo, respectivamente) para analizar tres variables de estado clave (área basal, densidad de árboles, riqueza de especies), sus tasas anuales de cambio y sus procesos demográficos subyacentes (reclutamiento, crecimiento, mortalidad). Examinamos la regulación autogénica a través de modelos lineales generalizados de efectos mixtos (GLMM) para cuantificar las relaciones funcionales entre las tasas de cambio de las variables de estado (y los procesos demográficos subyacentes) y sus respectivas variables de estado. Las variables de estado en el BM disminuyeron de forma moderada con el tiempo, en contra de nuestra predicción de constancia para el BM. A su vez, las tres variables de estado analizadas mostraron relaciones negativas con sus respectivas tasas de cambio, lo que permite el retorno de los valores del BS a los del BM después del disturbio. En todos los casos, el reclutamiento disminuyó al aumentar los valores en las variables de estado, mientras que la mortalidad aumentó. Las relaciones negativas observadas entre las variables de estado, sus tasas de cambio y sus procesos demográficos subyacentes apoyan nuestra hipótesis de que la integración de la dinámica del BM y del BS debería mostrar regulación autogénica en las variables de estado. La competencia parece ser uno de los principales determinantes de la regulación autogénica dada su dependencia de una disponibilidad de recursos que disminuye a medida que se desarrolla la estructura del bosque. Síntesis . A partir de un enfoque sencillo e integral para cuantificar el grado en que la dinámica de los bosques tropicales está autorregulada, este estudio destaca el papel de la regulación autogénica en el bosque seco tropical como un componente básico de su resiliencia. Este enfoque es potencialmente valioso para hacer evaluaciones generalizadas de la resiliencia ingenieril de los bosques en todo el mundo.