Foliar trait variation along a climatic and edaphic gradient in Chile : contrasts between mediterranean and températe forest

Abstract

Pregunta: ¿Cuáles son los patrones de variación que siguen los rasgos funcionales (LMA y contenido de Ny P foliar) de la flora leñosa nativa de los bosques mediterráneos y templados de Chile? Métodos: Seleccionamos 16 localidades en Chile, entre los 32° y 43°S, de bosques de ecosistemas mediterráneos y bosques templados, en los cuales se realizaron muestreos de hojas de flora nativa leñosa y suelos. Con las hojas se midieron tres rasgos foliares: LMA, contenido de N y de P, los cuales fueron contrastados con el contenido de Ny P de los suelos de cada sitio. Con esta información se elaboró una base de datos, la cual fue complementada con datos climáticos de cada localidad. La información obtenida de los bosques chilenos fue comparada con la de una base de datos mundial de rasgos foliares (GLOPNET). Para estudiar las relaciones entre los rasgos foliares y las variables climáticas y edáficas, se realizaron regresiones bivariadas y un análisis de componentes principales (PСА). Resultados: Se encontraron relaciones significativas entre las variables climáticas y el contenido de nutrientes del suelo con la latitud, desde un ambiente árido, con alto componente continental y limitación de N en los suelos en las localidades de clima mediterráneo del norte; hacia ambientes más húmedos y con limitación de P en los suelos en los bosques templados de las localidades del sur. Los contenidos de Ny P foliares disminuyeron uniformemente de norte a sur, y se encontró que estaban significativamente relacionados tanto con las variables climáticas como con el contenido de nutrientes de los suelos a lo largo del gradiente latitudinal. Por otro lado, el LMA no mostró cambios significativos con la latitud, como tampoco con el contenido de nutrientes de los suelos o las variables climáticas. Sin embargo, se encontró menor LMA promedio y mayor coeficiente de variación en los bosques mediterráneos de Chile, en comparación con los bosques mediterráneos de otros lugares del mundo, así como con los bosques templados de Chile. Se encontraron relaciones negativas entre el LMA y los contenidos de N y P foliares. Conclusión: La alta dispersión encontrada en los datos de los rasgos foliares de los bosques de clima mediterráneo, sugiere que la heterogeneidad ambiental promueve la variación de rasgos. Por otro lado, la acentuada limitación de P en los suelos de los bosques templados podría estar limitando la adquisición tanto de P como de N foliar. Las diferentes tendencias encontradas en los patrones de variación de los rasgos foliares asociadas a cambios latitudinales en los factores abióticos, sugiere que las especies leñosas presentes en los bosques mediterráneos y templados de Chile poseen diferentes estrategias de utilización de recursos, debido a sus diferentes adaptaciones a stress abiótico.

Question: What trends do functional foliar traits (LMA, P and N content) of Chilean native woody species follow along a 1500-km long latitudinal gradient in rainfa!l and soil nutrients? Location: Chilean mediterranean and temperate forests. Methods: We selected 16 localities from 32° to 43°S, from mediterranean and temperate forests in Chile, where leaves of woody plants and soils were collected. We measured three foliar traits: LMA, N content and P content which were contrasted with soil N and P content from each site. A database of foliar traits of trees and shrubs was compiled from this information and supplemented with climatic and soil data from each of the sampling localities. Data for Chilean forests were compared with a global foliar trait dataset (GLOPNET). We ran bivariate regressions and a principal component analysis (PCA) between foliar traits, climatic variables, and soil nutrient concentrations. Results: Climatic and soil nutrient variables were significantly related to latitude, from dry, continental, and N-limited soils in the northern mediterranean-climate forest localities, to more humid, and P-limited soils in southern temperate rainforests. Foliar N and P declined uniformly from north to south and were significantly related to climatic variables, as well as with changes in soil nutrient content along the gradient. LMA did not change significantly either with latitude, soil P or N content, or climatic variables. Nonetheless, we found that Chilean mediterranean forests had lower average LMA and higher coefficients of variation than Chilean temperate forests and other mediterranean biomes worldwide. Foliar traits were negatively correlated among them (LMA versus N and P content). Conclusions: High dispersion in foliar trait values of Chilean mediterranean-climate forests suggests the idea that environmental heterogeneity enhanced trait variation, while in temperate rain forests accentuated soil P scarcity could be limiting foliar Pand N acquisition. Different trends of foliar trait variation associated with latitudinal changes in abiotic factors suggest that mediterranean and temperate rainforest woody plants have different resource use strategies due to their different adaptations to abiotic stress.