PATRONES ESPACIALES DE LA RIQUEZA DE ESPECIES ARBÓREAS EN DOS BOSQUES TEMPLADOS

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Materiales y métodos

ÁREAS DE ESTUDIO Y MÉTODOS DE CAMPO

Para este estudio se eligieron dos comunidades templadas de árboles forestales. La primera está representada por una parcela forestal templada de 25 ha (500 x 500 m), completamente censurada (42 ° 23'N, 128 ° 05'E) en la Reserva Natural de Changbaishan (CBS), en el noreste de China. La Reserva, situada a lo largo de la frontera entre China y Corea del Norte, es una de las reservas de biosfera más grandes de China y se ha salvado de la tala y otras graves perturbaciones humanas. La elevación media en la parcela del bosque templado CBS es de 801.5 m.s.n.m y la elevación varía de 791.8 a 809.5 m. Todos los árboles de pie libre por lo menos un centímetro en d.a.p fueron mapeados e identificados a las especies, y sus coordenadas geográficas fueron registradas siguiendo un protocolo de campo estándar por científicos del Instituto de Ecología Aplicada de la Academia China de Ciencias. El primer censo de 2004 arrojó 38,902 individuos vivos (d.a.p > 1 cm) pertenecientes a 52 especies, 32 géneros y 18 familias. Las principales especies arbóreas incluyeron Pinus koraiensis, Tilia amurensis, Quercus mongolica, Fraxinus mandshurica, Ulmus japónica y Acer mono. A diferencia de los bosques pluviales tropicales sin especies dominantes evidentes, se registraron ocho especies con más de 1000 individuos, representando en conjunto el 83,4% del total de individuos en la parcela. La densidad media del terreno fue de 1556 árboles vivos por hectárea. El segundo conjunto de datos se deriva de la parcela de 25,2 ha (300 x 840 m) de la dinámica de los bosques de Wabikon (45 ° 33 ' N, 88 ° 48'W) establecidos en 2008 por científicos de la Universidad de Wisconsin-Green Bay, utilizando los mismos métodos descritos por Condit (1998), árboles vivos de al menos 1 cm dap numerados 48 858, pertenecientes a 36 especies, 28 géneros y 17 familias La parcela de Wabikon se encuentra dentro del Bosque Nacional de Chequamegon-Nicolet en el noreste de Wisconsin, Estados Unidos, a unos 10 km al este de Crandon.La topografía formada por glaciares se compone de rasgos de salida de hummocky, (A. saccharum), el tilo (T. americana), la ceniza blanca (F), la arcilla de azúcar (A. saccharum) Como la parcela de la CBS, un número relativamente pequeño de especies compri- la mayoría de los individuos; 10 especies estaban representadas por 1000 o más individuos, que comprendían el 95,1% de todos los individuos vivos. Las ocho especies más abundantes en la parcela de Wabikon representaron el 90,1% de todos los individuos. La densidad media de la parcela fue de 1939 árboles vivos por hectárea. El área basal media fue de 32,0 m2 ha-1. Para examinar el efecto de la heterogeneidad del hábitat en las relaciones entre especies de las parcelas de CBS y Wabikon, se evaluaron tres variables topográficas (elevación, pendiente y aspecto) y, para la parcela CBS, ocho propiedades del suelo (pH, materia orgánica, N total, P total, K total y N disponible, P disponible y K disponible). Las parcelas se dividieron en sistemas de cuadrícula utilizando un tamaño de cuadrado de 5 x 5 m, y los valores medios de estas variables ambientales (topográficas y variables del suelo) se calcularon a la escala de 5 m usando métodos geoestadísticos. La densidad general de árboles en cada cuadrado (5 x 5 m) también se calculó y se utilizó como un índice bioenvironmental completo para este análisis.

ANÁLISIS DEL PATRÓN DE PUNTO

Utilizamos los últimos avances en la teoría de los procesos puntuales espaciales para ajustar modelos de procesos puntuales específicos para cada una de las cuatro hipótesis alternativas. Para cada especie se generaron 100 realizaciones de un modelo de proceso puntual ajustado (es decir, patrones de distribución simulados) y la superposición independiente de los patrones de distribución simulados para cada hipótesis resultados de 100 comunidades simuladas. Para cada comunidad simulada, hemos calculado SAR y la curva de decaimiento de distancia y los comparamos con los patrones observados. Los algoritmos de los procesos de cuatro puntos han sido descritos en detalle por Moller & Waagepetersen (2003), Illian et al. (2008) y otros. Aquí, sólo resumimos el marco básico de los cuatro.

(Homogéneo / inhomogeneo Poisson proceso) Las hipótesis de asignación aleatoria pueden ser representadas por un proceso de Poisson homogéneo en el que los puntos son: (i) independientemente dispersos y (ii) la intensidad X del proceso (es decir, la densidad de puntos media en un unidad de área) es constante (Stoyan & Stoyan 1994). La hipótesis de heterogeneidad del hábitat puede ser representada por un proceso de Poisson no homogéneo en el cual condición: (i) se mantiene, pero donde la intensidad del proceso depende de la posición (es decir, la probabilidad de un punto que ocurre en uno. En general, los modelos estadísticos de hábitat o modelos de distribución de especies pueden ser influenciados por factores ambientales. El modelo paramétrico más obvio para ajustar la función de intensidad para un proceso de Poisson heterogéneo es el modelo log-lineal.

Proceso Thomas Homogeneo/ inomogeneo:

Considerando la suposición de independencia poco realista (i) de los dos procesos de Poisson para datos reales, se usan dos tipos de procesos de cluster para modelar patrones de distribución espacial agrupados. Para representar la hipótesis de agrupación interna se utilizaron los procesos homogéneos del grupo de Thomas (Thomas 1949). Genera una serie de clusters distribuidos de forma aleatoria e independiente, donde los centros de agrupación siguen el proceso homogéneo de Poisson con intensidad p, y el número de puntos por grupo sigue la distribución de Poisson con media ц = X / p. La ubicación de los puntos en un grupo dado, en relación con el centro del clúster, tiene una distribución gaussiana bivariada con varianza (Stoyan & Stoyan 1994). La función del proceso de Thomas puede ser calculada analíticamente (Stoyan & Stoyan 1994, Wiegand et al., 2007b), que permite ajustar los parámetros de este proceso a la fecha para cada especie. Las realizaciones del proceso ajustado pueden ser simuladas fácilmente (Stoyan & Stoyan 1994). Tenga en cuenta que la adaptación al proceso de Thomas un patrón no homogéneo puede formalmente producir un buen ajuste. Por lo tanto, algunos de los efectos de la heterogeneidad ambiental pueden ser ya explicados por un proceso homogéneo de Thomas. Este proceso proporciona una descripción fenomenológica simple del agrupamiento que explícitamente incluye el efecto de la heterogeneidad