Diversity and composition of tropical forest plant communities in the Golfo Dulce region

Abstract

The Golfo Dulce region located in southwestern Costa Rica represents one of the remnant global biodiversity hotspots containing the largest Pacific lowland tropical forest in Central America. Recent biogeographical analyses revealed a close relation of taxonomic tree species composition to northern South America. However, the underlying factors leading to the extraordinary taxonomic richness of the region have so far remained elusive. In this study, we analyzed the composition of tropical forest plant communities (trees, lianas and palms with a diameter at breast height ≥10 cm) occurring in one-hectare permanent forest inventory plots. To that end, we established 20 forest sites across the Golfo Dulce region, i.e. 5 geographic locations each comprising 4 forest habitat types in ridge, slope and ravine positions, as well as in secondary forest stands. Our study highlights the oligarchic dominance of tropical forest plant communities in the Golfo Dulce region, and further suggests that plant species composition is associated with topography, disturbance history and edaphic properties. The finding that oligarchic and rare species are affected by environmental filtering has important implications for assessment and modeling of important ecosystem functions, such as carbon storage and productivity, as well as nutrient cycling and trophic interactions and thus could potentially improve biodiversity conservation and management strategies.

Die Golfo Dulce-Region im Südwesten von Costa Rica ist einer der letzten globalen Biodiversitäts-Hotspots mit dem größten verbliebenen tropischen Wald im pazifischen Tiefland in Mittelamerika. Jüngste biogeografische Analysen der taxonomischen Baumartenzusammensetzung zeigten eine enge Beziehung zu den Pflanzengesellschaften Südamerikas. Die zugrundeliegenden Faktoren, die zu dem außerordentlichen taxonomischen Reichtum der Region führten, sind jedoch bislang schwer fassbar. In dieser Studie haben wir die Zusammensetzung der tropischen Vegetation (Bäume, Lianen und Palmen mit einem Durchmesser in Brusthöhe ≥ 10 cm) auf 20 Inventarflächen von jeweils 1ha Größe (5 geografische Standorte mit jeweils 4 Habitatstypen in Kamm-, Hang- und Schlucht- Position, sowie einem Sekundärwald) analysiert. Unsere Studie beschreibt die Dominanz häufiger tropischer Pflanzenarten und legt nahe, dass die Zusammensetzung der Vegetation mit der Topographie, der Störungsgeschichte und den edaphischen Eigenschaften zusammenhängt. Die Feststellung, dass die Zusammensetzung von sowohl häufig vorkommenden als auch eher seltenen, Großteils endemischen Arten von denselben Umweltfaktoren beeinflusst wird, birgt interessante Erkenntnisse über wichtige Ökosystemfunktionen wie die Kohlenstoffspeicherung und die Produktivität des Ökosystems und könnte somit helfen Strategien zur Erhaltung und Bewirtschaftung der Artenvielfalt in tropischen Ökosystemen zu entwickeln.