Published October 27, 2021 | Version v1
Publication Open

Vegetation Assembly, Adaptive Strategies and Positive Interactions During Primary Succession in the Forefield of the Last Venezuelan Glacier

  • 1. University of the Andes
  • 2. Central University of Venezuela
  • 3. Institute of Advanced Studies in Administration

Description

Glaciers are receding at unprecedented rates in the alpine tropics, opening-up new areas for ecosystem assembly. However, little is known about the patterns/mechanisms of primary succession during the last stages of glacier retreat in tropical mountains. Our aim was to analyze soil development and vegetation assembly during primary succession, and the role of changing adaptive strategies and facilitative interactions on these processes at the forefront of the last Venezuelan glacier (Humboldt Peak, 4,940 m asl). We established a chronosequence of four sites where the glacier retreated between 1910 and 2009. We compared soil organic matter (SOM), nutrients and temperatures inside vs. outside biological soil crusts (BSCs) at each site, estimated the cover of lichen, bryophyte and vascular plant species present, and analyzed changes in their growth-form abundance and species/functional turnover. We also evaluated local spatial associations between lichens/bryophytes and the dominant ruderal vascular plant (the grass Poa petrosa ). We found a progressive increase in SOM during the first century of succession, while BSCs only had a positive buffering effect on superficial soil temperatures. Early seral stages were dominated by lichens and bryophytes, while vascular plant cover remained low during the first six decades, and was almost exclusively represented by wind dispersed/pollinated grasses. There was a general increase in species richness along the chronosequence, but it declined in late succession for lichens. Lichen and bryophyte communities exhibited a higher species turnover than vascular plants, resulting in the loss of some pioneer specialists as succession progressed. Lichen and bryophyte species were positively associated with safe-sites for the colonization of the dominant ruderal grass, suggesting a possible facilitation effect. Our results indicate that lichens and bryophytes play a key role as pioneers in these high tropical alpine environments. The limited initial colonization of vascular plants and the progressive accumulation of species and growth-forms (i.e., direct succession) could be linked to a combination of severe environmental filtering during early seral stages and limitations for zoochoric seed dispersal and entomophilic/ornithophilic pollination. This could potentially result in a slow successional response of these ecosystems to accelerated glacier loss and climate change.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتراجع الأنهار الجليدية بمعدلات غير مسبوقة في المناطق المدارية في جبال الألب، مما يفتح مناطق جديدة لتجميع النظام الإيكولوجي. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن أنماط/آليات التعاقب الأولي خلال المراحل الأخيرة من تراجع الأنهار الجليدية في الجبال الاستوائية. كان هدفنا هو تحليل تنمية التربة وتجميع الغطاء النباتي خلال التعاقب الأولي، ودور تغيير الاستراتيجيات التكيفية والتفاعلات التيسيرية في هذه العمليات في طليعة الأنهار الجليدية الفنزويلية الأخيرة (قمة هومبولت، 4940 متر مربع). أنشأنا تسلسلًا زمنيًا لأربعة مواقع تراجع فيها النهر الجليدي بين عامي 1910 و 2009. قارنا المواد العضوية في التربة (SOM) والمغذيات ودرجات الحرارة داخل مقابل قشور التربة البيولوجية الخارجية (BSCs) في كل موقع، وقمنا بتقدير غطاء أنواع الحزاز والنباتات النباتية والأوعية الدموية الموجودة، وقمنا بتحليل التغيرات في وفرة شكل نموها ودوران الأنواع/الدوران الوظيفي. قمنا أيضًا بتقييم الارتباطات المكانية المحلية بين الأشنات/النباتات الفطرية والنباتات الوعائية الحمضية السائدة (عشب Poa petrosa ). وجدنا زيادة تدريجية في SOM خلال القرن الأول من الخلافة، في حين أن BSCs كان لها تأثير مؤقت إيجابي فقط على درجات حرارة التربة السطحية. سيطرت الأشنات والنباتات البرية على المراحل المبكرة من الحشائش، في حين ظل الغطاء النباتي الوعائي منخفضًا خلال العقود الستة الأولى، وكان يمثله بشكل حصري تقريبًا الأعشاب المشتتة/الملقحة بالرياح. كانت هناك زيادة عامة في ثراء الأنواع على طول التسلسل الزمني، لكنها انخفضت في وقت متأخر من تعاقب الأشنات. أظهرت مجتمعات الأشنة والنباتات البرية معدل دوران للأنواع أعلى من النباتات الوعائية، مما أدى إلى فقدان بعض المتخصصين الرواد مع تقدم التعاقب. ارتبطت أنواع الحزاز والنباتات البرية بشكل إيجابي بالمواقع الآمنة لاستعمار العشب الريدي السائد، مما يشير إلى تأثير التيسير المحتمل. تشير نتائجنا إلى أن الأشنات والنباتات البرية تلعب دورًا رئيسيًا كرائدات في هذه البيئات الجبلية الاستوائية العالية. يمكن ربط الاستعمار الأولي المحدود للنباتات الوعائية والتراكم التدريجي للأنواع وأشكال النمو (أي التعاقب المباشر) بمزيج من الترشيح البيئي الشديد خلال المراحل المبكرة من الحموضة والقيود المفروضة على تشتت البذور الحيوانية والتلقيح الحشري/الطائر. ومن المحتمل أن يؤدي ذلك إلى استجابة بطيئة متتالية لهذه النظم الإيكولوجية لفقدان الأنهار الجليدية المتسارع وتغير المناخ.

Translated Description (French)

Les glaciers reculent à un rythme sans précédent dans les tropiques alpins, ouvrant de nouvelles zones pour l'assemblage des écosystèmes. Cependant, on sait peu de choses sur les modèles/mécanismes de succession primaire au cours des dernières étapes du retrait des glaciers dans les montagnes tropicales. Notre objectif était d'analyser le développement des sols et l'assemblage de la végétation pendant la succession primaire, et le rôle de l'évolution des stratégies d'adaptation et des interactions de facilitation sur ces processus à l'avant-garde du dernier glacier vénézuélien (Humboldt Peak, 4 940 m asl). Nous avons établi une chronoséquence de quatre sites où le glacier s'est retiré entre 1910 et 2009. Nous avons comparé la matière organique du sol (MOS), les nutriments et les températures à l'intérieur et à l'extérieur des croûtes biologiques du sol (BSC) à chaque site, estimé la couverture des espèces de lichens, de bryophytes et de plantes vasculaires présentes et analysé les changements dans leur abondance de la forme de croissance et le renouvellement des espèces/fonctionnelles. Nous avons également évalué les associations spatiales locales entre les lichens/bryophytes et la plante vasculaire rudérale dominante (l'herbe Poa petrosa ). Nous avons constaté une augmentation progressive de la SOM au cours du premier siècle de succession, alors que les ESB n'avaient qu'un effet tampon positif sur les températures superficielles du sol. Les premiers stades sériques étaient dominés par les lichens et les bryophytes, tandis que la couverture végétale vasculaire restait faible au cours des six premières décennies et était presque exclusivement représentée par des graminées dispersées/pollinisées par le vent. Il y a eu une augmentation générale de la richesse en espèces le long de la chronoséquence, mais elle a diminué en fin de succession pour les lichens. Les communautés de lichens et de bryophytes présentaient un taux de renouvellement des espèces plus élevé que les plantes vasculaires, entraînant la perte de certains spécialistes pionniers à mesure que la succession progressait. Les espèces de lichens et de bryophytes ont été positivement associées à des sites sûrs pour la colonisation de l'herbe rudérale dominante, suggérant un effet de facilitation possible. Nos résultats indiquent que les lichens et les bryophytes jouent un rôle clé en tant que pionniers dans ces environnements alpins tropicaux élevés. La colonisation initiale limitée des plantes vasculaires et l'accumulation progressive d'espèces et de formes de croissance (c'est-à-dire la succession directe) pourraient être liées à une combinaison de filtrage environnemental sévère au cours des premiers stades sériques et de limitations pour la dispersion des graines zoochoriques et la pollinisation entomophile/ornithophile. Cela pourrait potentiellement entraîner une lente réponse successive de ces écosystèmes à la perte accélérée des glaciers et au changement climatique.

Translated Description (Spanish)

Los glaciares están retrocediendo a un ritmo sin precedentes en los trópicos alpinos, abriendo nuevas áreas para el ensamblaje de ecosistemas. Sin embargo, se sabe poco sobre los patrones/mecanismos de sucesión primaria durante las últimas etapas del retroceso de los glaciares en las montañas tropicales. Nuestro objetivo fue analizar el desarrollo del suelo y el ensamblaje de la vegetación durante la sucesión primaria, y el papel de las estrategias adaptativas cambiantes y las interacciones facilitadoras en estos procesos en la vanguardia del último glaciar venezolano (Pico Humboldt, 4.940 m s.n.m.). Establecimos una cronosecuencia de cuatro sitios donde el glaciar retrocedió entre 1910 y 2009. Comparamos la materia orgánica del suelo (SOM), los nutrientes y las temperaturas dentro y fuera de las costras biológicas del suelo (BSC) en cada sitio, estimamos la cobertura de líquenes, briofitas y especies de plantas vasculares presentes, y analizamos los cambios en su abundancia de forma de crecimiento y especie/recambio funcional. También evaluamos las asociaciones espaciales locales entre líquenes/briofitas y la planta vascular ruderal dominante (la hierba Poa petrosa ). Encontramos un aumento progresivo en la SOM durante el primer siglo de sucesión, mientras que los BSC solo tuvieron un efecto amortiguador positivo en las temperaturas superficiales del suelo. Las primeras etapas serales estuvieron dominadas por líquenes y briofitas, mientras que la cobertura vegetal vascular se mantuvo baja durante las primeras seis décadas, y estuvo representada casi exclusivamente por pastos dispersos/polinizados por el viento. Hubo un aumento general en la riqueza de especies a lo largo de la cronosecuencia, pero disminuyó en la sucesión tardía para los líquenes. Las comunidades de líquenes y briofitas exhibieron una mayor rotación de especies que las plantas vasculares, lo que resultó en la pérdida de algunos especialistas pioneros a medida que avanzaba la sucesión. Las especies de líquenes y briofitas se asociaron positivamente con sitios seguros para la colonización de la hierba ruderal dominante, lo que sugiere un posible efecto de facilitación. Nuestros resultados indican que los líquenes y las briofitas desempeñan un papel clave como pioneros en estos entornos alpinos de alta tropicalidad. La colonización inicial limitada de las plantas vasculares y la acumulación progresiva de especies y formas de crecimiento (es decir, sucesión directa) podrían estar relacionadas con una combinación de filtrado ambiental severo durante las primeras etapas serales y limitaciones para la dispersión de semillas zoocóricas y la polinización entomofílica/ornitofílica. Esto podría resultar en una respuesta sucesional lenta de estos ecosistemas a la pérdida acelerada de glaciares y al cambio climático.

Files

pdf.pdf

Files (4.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7a7df122d05f847e0be4273ff85f4ee5
4.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مجموعة الغطاء النباتي والاستراتيجيات التكيفية والتفاعلات الإيجابية خلال الخلافة الأولية في مقدمة النهر الجليدي الفنزويلي الأخير
Translated title (French)
Assemblage de la végétation, stratégies d'adaptation et interactions positives pendant la succession primaire dans le premier champ du dernier glacier vénézuélien
Translated title (Spanish)
Conjunto Vegetal, Estrategias Adaptativas e Interacciones Positivas Durante la Sucesión Primaria en el Antecampo del Último Glaciar Venezolano

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3210753303
DOI
10.3389/fevo.2021.657755

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Venezuela

References

  • https://openalex.org/W1580156547
  • https://openalex.org/W1591014094
  • https://openalex.org/W1952066190
  • https://openalex.org/W1962844874
  • https://openalex.org/W1969408266
  • https://openalex.org/W1977349887
  • https://openalex.org/W1989131089
  • https://openalex.org/W2010732854
  • https://openalex.org/W2017848262
  • https://openalex.org/W2031123990
  • https://openalex.org/W2035060091
  • https://openalex.org/W2036655502
  • https://openalex.org/W2037539767
  • https://openalex.org/W2037772596
  • https://openalex.org/W2041752994
  • https://openalex.org/W2069488818
  • https://openalex.org/W2085765403
  • https://openalex.org/W2088055111
  • https://openalex.org/W2091313257
  • https://openalex.org/W2091743905
  • https://openalex.org/W2105558324
  • https://openalex.org/W2106055803
  • https://openalex.org/W2114826865
  • https://openalex.org/W2118849770
  • https://openalex.org/W2134156771
  • https://openalex.org/W2163371673
  • https://openalex.org/W2163888457
  • https://openalex.org/W2164447797
  • https://openalex.org/W2172612659
  • https://openalex.org/W2180482924
  • https://openalex.org/W2235697607
  • https://openalex.org/W2261196603
  • https://openalex.org/W2316871642
  • https://openalex.org/W2327234969
  • https://openalex.org/W2329492729
  • https://openalex.org/W2547832097
  • https://openalex.org/W2552453639
  • https://openalex.org/W2606735386
  • https://openalex.org/W2616917785
  • https://openalex.org/W2625448085
  • https://openalex.org/W2738868068
  • https://openalex.org/W2764054221
  • https://openalex.org/W2787808694
  • https://openalex.org/W2797187490
  • https://openalex.org/W2803768024
  • https://openalex.org/W2889322579
  • https://openalex.org/W2934984619
  • https://openalex.org/W2943811934
  • https://openalex.org/W2981187554
  • https://openalex.org/W2983430308
  • https://openalex.org/W2986975978
  • https://openalex.org/W3014221657
  • https://openalex.org/W3026588232
  • https://openalex.org/W3097390458
  • https://openalex.org/W3129020023
  • https://openalex.org/W3162269473
  • https://openalex.org/W3163995048
  • https://openalex.org/W3196162196
  • https://openalex.org/W4211079165
  • https://openalex.org/W62865397