title: Productivity of a tropical montane forest in Panama
Creators: name: Gottsberger, Richard
Publisher: name: :none
Year: 2002

description: Zur oekopysiologischen Charakterisierung eines montanen tropischen Regenwaldes wurden Photosyntheseaktivitaet, Blatt-Mineralstoffgehalte und Blattphaenologie ausgesuchter typischer Bergregenwaldarten untersucht. Der erste Teil der Studie beschaeftigte sich mit der potentiellen Photosynthese-Kapazitaet montaner Pflanzen und ihrer Abhaengigkeit von den Blattmineralstoffgehalten, wobei auch ein Vergleich mit Pflanzen zweier Tieflandstandorte gezogen wurde. Dabei wurde eine neue, sensiblere Methode zur Erfassung von Naehrstofflimitierungen entwickelt, die darauf abzielt aus Korrelationen der Photosynthesekapazitaeten mit den Naehrstoffverhaeltnissen den Einfluss der einzelnen Naehrstoffe zu quantifizieren. Eine Kombination dieser Aussagen mit Ergebnissen von Bodenmineralstoffanalysen sowie mit den N-Isotopen Verhaeltnissen in den Blaettern, die eine Abreicherung an “15N anzeigen, deuten stark auf eine N Limitierung des montanen Standortes hin. Nach dem in Literatur bekannten Korrelationsverfahren der Photosynthesekapazitaet mit den Gehalten der einzelnen Mineralstoffen in den Blaettern wuerden der montane und der sekundaere Tiefland-Standort durch N und P limitiert und der primaere Tieflandwald durch N und K kolimitiert sein. Einige dieser Ergebnisse widersprechen allerdings etablierten Naehrstofflimitierungsmodellen und werden deshalb mit Vorsicht diskutiert. Im zweiten Teil der Studie wurden die Photosynthesekapazitaet, der Kohlenstoffgewinn und die Blatt-Stickstoffkonzentrationen von drei tropischen Bergregenwaldbaumarten fuer die gesamte Blattlebensdauer bestimmt. Die Ergebnisse bestaetigen die Verwendbarkeit zweier Methoden zur Bestimmung des Kohlenstoffgewinnes anhand von Kurzzeitmessungen erstmalig an einem Montanstandort: So koennen einerseits Jahreskohlenstoffbilanzen aus Blattstickstoffbestimmungen und andererseits Tageskohlenstoffbilanzen durch Korrelationen mit Photosynthesekapazitaeten erhalten werden. Die Blatt-Stickstoffkonzentrationen scheinen einen Einfluss auf die Photosynthesekapazitaeten von zwei der untersuchten Baumarten zu haben. Nachdem eine moegliche N-Limitierung durch Duengung abgeschwaecht wurde, wuchs der Einfluss von Licht auf die Photosynthese von Clusia und Hedyosmum. Geduengte Pflanzen hatten hoehere N-Konzentrationen in den Blaettern, die Photosyntheseraten blieben jedoch unveraendert. Der dritte Teil der Studie beschaeftigte sich mit dem Einfluss von Klimafaktoren auf die Blattphaenologie von 6 Bergregenwaldarten. Alle Arten waren immergruen, zeigten aber dennoch saisonale Schwankungen in der Blattproduktion und im Laubabwurf. Waehrend bei Calophyllum, Lysianthus und Eugenia durch Trockenheit der Laubabwurf hervorgerufen wurde, war andererseits die Blattproduktion von Ardisia in der Trockenzeit angeregt und es bestand eine Abhaengigkeit der Blattproduktion vom Licht. Hoehere Temperaturen hatten einen positiven Einfluss auf die Blattproduktion von Calophyllum. Generell scheint die Blattphaenologie endogen gesteuert zu sein, allerdings hatten klimatische Parameter teilweise signifikante Einfluesse auf die Blattproduktion. Einige dieser Einfluesse veraenderten sich bei den geduengten Pflanzen. Dies deutet auf eine Verschiebung der Kosten-Nutzen Bilanz nachdem eine Naehrstofflimitierung durch Duengung ausgeschlossen wurde.
description: An ecophysiological approach on a montane tropical forest on Cerro Jefe (Panama) was performed, to describe the photosynthetical characteristics, nutrient relations and leaf phenological patterns of typical plants on different time scales. The first part of the study was dedicated to the potential photosynthetical capacity of montane plants and their relation to leaf nutrient characteristics, compared with two lowland forest sites, differing in succession and water availability. A new and more precize method in detecting nutrient limitation was developed, using correlations of photosynthetic capacity with nutrient ratios and quantifying the influence of the single nutrient within such ratios. A combination of the results with soil mineral analyses and nitrogen isotope ratios, indicating that the montane site is depleted in “15N, give strong evidence, that plants at the studied montane site are primary nitrogen limited. Applying the from the literature already established method of the correlation significance of photosynthetic capacity with a single nutrient, photosynthesis at the montane site and the secondary lowland forest would thereafter be N and P, and the primary lowland site be N and K co-limited. Some of these results are contradictory to general models of nutrient limitation in the tropics and are therefore discussed carefully. A second part of the study was dedicated to the photosynthetic capacity, carbon gain and leaf N concentrations of three tropical montane tree species on an ontogenetic basis. The results obtained, confirmed two methods of predicting carbon gain of plants, with much less time consuming measurements, for the first time for tropical montane plant species. Annual carbon gain can be predicted from mean leaf N concentration although on montane forest trees at a natural stand, and daily carbon assimilation can be predicted with short-term measurements of photosynthetic capacity. There is evidence that leaf N has an influence on photosynthetic parameters at least for two analysed tree species. Light was related to photosynthetic parameters of Clusia and Hedyosmum especially after a possible N limitation was removed. However, photosynthesis was saturated at very low light levels, resulting in the highly significant correlation of photosynthetic capacity and daily carbon and the confirmed prediction method. Fertilized plants showed a luxurious accumulation of leaf N, without significant response in photosynthesis. The third aspect of the study dealt with the leaf phenology of six tree species and their dependence on climatic triggers. All studied species were evergreen, but nevertheless showed some fluctuation in leaf production and fall. Calophyllum, Lysianthus and Eugenia leaf phenology was negatively influenced by drought parameters suggesting the dry season period as a trigger for leaf fall and the rainy season for leaf production. Ardisia showed the opposite pattern concerning water related parameters, additionally there was a significant positive influence of light on the number of leaves, suggesting this parameter as a positive trigger for this species. Increasing of air and soil temperature were positive triggers for production of Calophyllum leaves and a decrease of air temperature enhanced leaf mortality of Lysianthus plants. However, potential geographical daylength was positively related to air and soil temperature and could have a masked influence on leaf phenology. Leaf phenology is suggested to be internally programmed, in addition triggered by external factors. Some climatic influences changed markedly after fertilization for the single plant species. However, a single factor that was valid for a majority of the analysed tree species could not be found. Nonetheless, a shift in leaf cost-benefit balance after fertilization can be suggested Apparently, the interrelation of these climatic parameters and the relatively weak seasonality masked a clear effect on the leaf phenology of this montane forest species.