Leaf litter mass loss rates and associated fauna of tree species commonly used in neotropical riparian reforestation

Abstract

ABSTRACT: A signature of globalization is the prevalence of exotic trees along reforested urban and rural riparian zones in the Neotropics, but little is known about the instream processing of its leaf litter. In this study, leaf litter breakdown rates were measured during 35 days using mesh bags within a reference headwater stream for seven exotic and three native tree species commonly used in urban and rural reforestation. Artocarpus altilis, Schefflera actinophylla and Terminalia catappa scored the highest mass loss rates (>85 %; mean life: t50 <15 d), while Cecropia sp. and Cespedesia macrophylla (mass loss =36 and 15 %; t50 =58 and 172 d, respectively) scored the lowest rates. However, a broad range of rates was observed among the ten species studied. The carbon to phosphorus ratio (C:P) and toughness of the leaf litter were the best predictors of breakdown rates. However, these leaf properties were not correlated with the very low values of macroinvertebrates abundance and diversity, and the few morphs classified as shredders. Therefore physical rather than biological controls seem to best explain the observed variability of mass loss rates, and thus slow decomposing leaf litter species seems to provide a habitat rather than a food resource, particularly to collectors. This study suggests that riparian reforestation will propagate species-specific ecological influences on instream processes such as leaf litter processing depending on leaf quality properties, therefore ecosystem-wide influences should be considered for improving reforestation strategies. Future studies should test for differences in breakdown rates and colonization by macroinvertebrates relative for leaf litter species origin (native vs. exotic).

RESUMEN: Una de las señales más evidentes de la globalización es la prevalencia de especies de árboles exóticos a lo largo de las zonas ribereñas urbanas y rurales del Neotrópico, pero poco se sabe sobre el procesamiento de su hojarasca dentro de las quebradas. En este estudio se midieron las tasas de pérdida de masa de la hojarasca usando bolsas de angeo en una quebrada de referencia durante 35 días, para siete especies exóticas y tres nativas comúnmente usadas en la reforestación urbana y rural. Artocarpus altilis, Schefflera actinophylla y Terminalia catappa obtuvieron las mayores tasas de pérdida de masa (>85 %; vida media: t50<15 d), mientras que las menores tasas las obtuvieron Cecropia sp. y Cespedesia macrophylla (pérdida de masa =36 y 15 %; t50 =58 y 153 d, respectivamente). Sin embargo, se observó una amplia gama de tasas de pérdida de masa entre las diez especies estudiadas. La proporción carbono:fósforo (C:P) y la dureza de la hojarasca fueron los mejores predictores de las tasas de pérdida de masa. Sin embargo, estas características no se correlacionaron con los muy bajos valores de abundancia y diversidad de macroinvertebrados, y la escasez de morfotipos de insectos clasificados como fragmentadores. Por lo tanto, los controles físicos parecen ser más importantes que los biológicos para explicar la variabilidad de las tasas de pérdida de masa; y, las especies con tasas más bajas podrían estar proveyendo hábitat, más que alimento para las especies de insectos acuáticos, principalmente los recolectores. Este estudio sugiere que la reforestación ribereña propagará efectos específicos sobre los procesos dentro del cauce dependiendo de las especies de árbol plantadas, mediados por la calidad de la hojarasca, los cuales deberían ser considerados para mejorar las estrategias de reforestación. Estudios futuros deben someter a prueba si existen diferencias en las tasas de fragmentación y colonización de macroinvertebrados entre especies de hojarasca de diferente origen (nativa vs. exótica).