¿Modelling the management of fragmented forest is it possible to recovery the original tree composition?: the case of the maulino forest (Chile)

Abstract

In the fragmented Maulino forest (Chile), important differences in the relative frequencies of species that compose the forest, between seedlings and mature trees, are evidences of a changing replacement dynamics. Through iterations of a stationary Markov model, the long-term projection of this dynamics has demonstrated that future composition of Maulino forest fragments will be different in relation to continuous forest of the Reserva Nacional los Queules (RNLQ). In particular, we focused on the persistence probability, which is highest in A. chilensis, and too low in N. glauca, facts that somehow are related with the predictions at future, of dominance for the first species and almost extinction for the second one. To answer the question if just this species, the most affected by fragmentation, are the drivers of the general compositional dynamics, and therefore, if their management would be enough to avoid long-term changes in fragments and return the composition toward states more similar to the continuous forest, in this study we used the Markov matrix previously constructed, to calculate the future stable composition under management simulations: Reduction of A. chilensis recruitment, increase of N. glauca recruitment, and combined treatment. Compositional future stages of fragments, with and without treatment, were compared with the expected composition for a continuous Maulino forest (RNLQ), to evaluate the management efficiency. A sensitivity analysis of the stable composition was developed to assess the intensity of changes in the future composition caused by the treatments, and determine to what extend the recruitment of other coexisting species contributes to the future frequencies ofA. chilensis and N. glauca. The management treatments reduced the predicted compositional divergence between fragments and continuous forest. The combined treatment achieved the highest effects, increasing the frequency of N. glauca and reducing the frequency of A. chilensis, but in no one case it was possible to avoid the long-term compositional change of fragments. Nevertheless, the only reduction of A. chilensis recruitment beneath its own mature tree was able to diminish in almost a third the compositional divergence, since this species showed the highest contributions to the general dynamics. Other species were identified as potential focus of conservation, either by their association with N. glauca, or by strong competition with A. chilensis.

En el bosque Maulino fragmentado (Chile), diferencias importantes entre plántulas y árboles adultos, en la frecuencia relativa de las especies que componen el bosque, son evidencias de una dinámica de reemplazos cambiante. A través de iteraciones de un modelo Markoviano estacionario, la proyección de esta dinámica a largo plazo ha demostrado que la composición futura de fragmentos de bosque Maulino será diferente en relación con el bosque continuo de la Reserva Nacional los Queules (RNLQ). En particular, nosotros nos enfocamos en la probabilidad de persistencia, máxima en A. chilensis, y muy baja en N. glauca, hechos que de algún modo están relacionados con las predicciones a futuro, de dominancia para la primera especie y casi extinción para la segunda. Para responder a la pregunta de si estas especies, justo las más afectadas por la fragmentación, son las que guían la dinámica general composicional, y por tanto, si su manejo pudiese ser suficiente para evitar los cambios a largo plazo en los fragmentos y retornar la composición hacia estados más parecidos a un bosque no disturbado, en este estudio nosotros usamos la matriz Markoviana previamente construida, para calcular la composición estable futura, bajo simulaciones de manejo: Reducción del reclutamiento de A. chilensis, incremento del reclutamiento de N. glauca, y tratamiento combinado. Los estados futuros en fragmentos, con y sin tratamientos, fueron comparados con la composición esperada para un bosque no disturbado de Bosque Maulino (RNLQ), para evaluar la eficiencia de manejo. Un análisis de sensibilidad de la composición estable fue desarrollado para conocer la intensidad de cambio en la composición futura, provocado por los tratamientos, y determinar hasta qué punto el reclutamiento de otras especies coexistentes contribuye a las frecuencias futuras de A. chilensis y N. glauca. Los tratamientos de manejo redujeron la divergencia composicional predicha entre fragmentos y bosque continuo. El tratamiento combinado logró los mayores efectos, incrementando la frecuencia de N. glauca y reduciendo la frecuencia de A. chilensis, pero en ningún caso fue posible evitar que los fragmentos cambaran a largo plazo. Sin embargo, la sola reducción en el reclutamiento de A. chilensis bajo su propio árbol fue capaz de disminuir en casi un tercio la divergencia composicional, ya que esta especie tuvo los mayores aportes a la dinámica general. Otras especies fueron identificadas como focos potenciales de conservación, ya sea por su asociación con N. glauca, o por fuerte competición con A. chilensis.