Growth and photosynthetic performance of five tree seedlings species in response to natural light regimes from the Central Pacific of Costa Rica

Abstract

Growth and photosynthetic performance of five seedlings of tree species in response to natural light regimes in the Central Pacific of Costa Rica. Environmental heterogeneity mostly dominated by differing light regimes affects the expression of phenotypic plasticity, which is important for plant growth and survival, especially in the forest understory. The knowledge about these responses to this heterogeneity is a key factor for forest restoration initiatives. In this study, we determine several phenotypic responses to contrasting light conditions in five native tree seedling species from La Cangreja National Park, Central Pacific of Costa Rica, four of them with threatened or relict populations. After 14 weeks at a medium gap condition (24% of full sun), seedlings were transferred and acclimated for 11 weeks to three different natural light regimes: large gap (LG), medium gap (MG) and small gap (SG), corresponding to 52%, 24%, 9% of the mean direct and indirect radiation at each site from full sun. Growth, biomass allocation and leaf gas exchange were measured after the acclimation period. Four species strongly reduced relative growth rate (RGR) in the lower light condition. Total biomass (TB) and RGR were different in Hymenaea courbaril and Platymiscium curiense. H. courbaril and Astronium graveolens had significant changes in the maximum assimilation rate, with a mean value in the LG of 11.02 and 7.70µmolCO2/m2s, respectively. P. curuense showed the same trend and significant changes in RGR and biomass allocation. Aspidosperma myristicifolium and Plinia puriscalensis showed no adjustments to the light regimens in any of the measured variables. This study highlights the importance of determining the growth and physiological performance of these native tree species. It also demonstrates that the most threatened species are those with the least plastic responses to the light regimes, which stresses the difficult situation of their natural populations. This study highlights an urgent definition of the conservation and restoration needs of the degraded forests of the Costa Rican Central Pacific area, where these species dwell. Rev. Biol. Trop. 61(3):1433-1444. Epub 2013 September 01.

Crecimiento y desempeño fotosintético de cinco plántulas de especies arbóreas en respuesta a regímenes de luz natural en el Pacífico Central de Costa Rica. La heterogeneidad ambiental dominada principalmente por diferentes regímenes de luz afecta la expresión de la plasticidad fenotípica, que es importante para el crecimiento y la supervivencia de las plantas, especialmente en el sotobosque del bosque. El conocimiento sobre estas respuestas a esta heterogeneidad es un factor clave para las iniciativas de restauración forestal. En este estudio, determinamos varias respuestas fenotípicas a condiciones de luz contrastantes en cinco especies de plántulas de árboles nativos del Parque Nacional La Cangreja, Pacífico Central de Costa Rica, cuatro de ellas con poblaciones amenazadas o relictas. Después de 14 semanas en una condición de espacio medio (24 % de pleno sol), las plántulas se transfirieron y se aclimataron durante 11 semanas a tres regímenes de luz natural diferentes: espacio grande (LG), espacio medio (MG) y espacio pequeño (SG), correspondientes al 52%, 24%, 9% de la radiación media directa e indirecta en cada sitio de pleno sol. El crecimiento, la asignación de biomasa y el intercambio de gases en las hojas se midieron después del período de aclimatación. Cuatro especies redujeron fuertemente la tasa de crecimiento relativo (RGR) en condiciones de poca luz. La biomasa total (TB) y RGR fueron diferentes en Hymenaea courbaril y Platymiscium curiense. H. courbaril y Astronium graveolens presentaron cambios significativos en la tasa máxima de asimilación, con un valor medio en la LG de 11,02 y 7,70 µmolCO2/m2, respectivamente. P. curuense mostró la misma tendencia y cambios significativos en la RGR y la asignación de biomasa. Aspidosperma myristicifolium y Plinia puriscalensis no mostraron ajustes a los regímenes de luz en ninguna de las variables medidas. Este estudio destaca la importancia de determinar el crecimiento y el desempeño fisiológico de estas especies de árboles nativos. También demuestra que las especies más amenazadas son aquellas con respuestas menos plásticas a los regímenes de luz, lo que acentúa la difícil situación de sus poblaciones naturales. Este estudio destaca una urgente definición de las necesidades de conservación y restauración de los bosques degradados del Pacífico Central costarricense, donde habitan estas especies. Rev. Biol. trop. 61(3):1433-1444. Epub 2013 01 de septiembre.