Divergent drivers of tree community composition in lowland and highland forests of the northern tropical Andes, Colombia

Abstract

ABSTRACT: Identifying the determinants of tree species composition among contrasting altitudinal tropical forest types will improve our understanding of the main factors and processes controlling tree species’ distributions and patterns of diversity. The study area is located in the northwest region of Colombia. We used Redundancy Analysis (RDA) and a semi-log distance-decay model to analyze the in uence of climate, soil fertility, and spatial processes, such as dispersal limitation, on community composition. There were 3 distinct forest types: one in the highlands and two in the lowlands. In the lowlands, both the RDA and the semi-log linear models identified calcium concentrations as the most important explanatory variable for species composition (R2adj = 0.24; p = 0.001 and RMantel = 0.68; p = 0.006, respectively). In the highlands, the RDA only identified longitude as being a significant explanatory variable (R2adj = 0.24; p = 0.001), primarily determined by the biogeographical location of forests on either the West or the Central Cordillera of the Andes. In these neotropical forests, the factors determining tree species composition between lowlands and highlands varied in both extent and nature. Overall, our findings do not support the idea of a higher habitat-plant specialization in highlands than in lowlands due to greater geomorphologic and edaphic variation. Since tropical Andean ecosystems, and in particular highland forests, have received less attention than their lowland counterparts, our findings help to expand the current knowledge of factors and processes determining community composition of tropical montane forests.

RESUMEN: Identificar los determinantes de la composición de especies arbóreas entre tipos de bosques tropicales altitudinalmente contrastantes incrementarán nuestro conocimiento de los principales factores y procesos que controlan los patrones de diversidad y distribución de las especies. El área de estudio se localiza en la región noroeste de Colombia, principalmente en el departamento de Antioquia. Se empleó el análisis de redundancia (RDA) y un modelo semi-logarítmico linealizado para analizar la influencia del clima, fertilidad del suelo, y procesos espaciales, tales como la limitación en dispersión, sobre la composición de la comunidad arbórea. Se encontraron tres tipos de bosques: uno en tierras altas y dos en tierras bajas. En las tierras bajas, ambos modelos, el RDA y el modelo semi-logarítmico linealizado, identificaron las concentraciones de calcio como la variable que mejor explica la composición de especies (R2adj = 0,24; p = 0,001 y RMantel = 0,68; p = 0,006, respectivamente). En las tierras altas, el RDA solo identificó la longitud como una variable explicativa significativa (R2adj = 0,24; p = 0,001), determinada principalmente por la ubicación biogeográfica de los bosques en la cordillera Occidental o Central de los Andes. En estos bosques neotropicales, los factores que determinan la composición de especies de árboles entre tierras bajas y altas varió en magnitud y naturaleza. En general, nuestros resultados no apoyan la idea que existe una mayor especialización de hábitat en tierras altas que en tierras bajas debido a mayor variación geomorfológica y edáfica. Los ecosistemas tropicales andinos y en particular los bosques de tierras altas, han recibido menos atención que sus contrapartes de tierras bajas; nuestros hallazgos ayudan a ampliar el conocimiento actual de los factores y procesos que determinan la composición de las comunidades de los bosques montanos tropicales.