Robyn J. Burnham & Mrcia C. Vilela-Santos Univ. Michigan, Ann - - PDF document

Robyn J. Burnham & Márcia C. Vilela-Santos

• Univ. Michigan, Ann Arbor, MI
• Univ. Fed. Mato Grosso, Cuiaba, MT

To monitor and slow liana forest expansion at the Amazon margin… highlighting the liana species with monster-like spreading is critical.

• Liana ¡Structural ¡Differences: ¡ ¡

– Stem ¡flexibility ¡ – Mul7-­‑year ¡xylem ¡use ¡ – Larger, ¡wider ¡vessels ¡& ¡rays ¡ – High ¡leaf ¡biomass ¡with ¡Low ¡stem ¡biomass ¡ – Undifferen7ated ¡cells ¡within ¡xylem ¡

• Repeated ¡evolu7onary ¡shiFs ¡

between ¡tree ¡and ¡liana ¡forms ¡

• Benefits ¡of ¡switching? ¡

Machaerium ¡floribundum, ¡Angylossy ¡et ¡al. ¡2012, ¡Plant ¡Ecology ¡& ¡Diversity ¡

Global Relationships between Lianas and Climate

(from ¡DeWalt ¡et ¡al., ¡2010) ¡

Mean Annual Precipitation (mm) ¡ Dry Season Length (mo.) ¡

Density of lianas correlates with:

• Mean Annual Precipitation (MAP)
• Dry Season Length (DSL)

Global Relationships between Lianas and Climate

(from ¡Schnitzer, ¡2005) ¡ Mean ¡annual ¡precipita7on ¡(mm) ¡ TREES ¡

LIANAS ¡

Density of lianas correlates with:

• Mean Annual Precipitation (MAP)
• Dry Season Length (DSL)

Trees show an opposite trend

Density ¡(individuals/ha) ¡ Mean ¡annual ¡precipita7on ¡(mm) ¡

LIANAS ¡

TREES ¡

y ¡= ¡-­‑0.0047x ¡+ ¡22.063 ¡ R² ¡= ¡0.07231 ¡

0 ¡ 5 ¡ 10 ¡ 15 ¡ 20 ¡ 25 ¡ 30 ¡ 35 ¡ 40 ¡ 0 ¡ 200 ¡ 400 ¡ 600 ¡ 800 ¡ 1000 ¡ 1200 ¡ 1400 ¡ 1600 ¡ 1800 ¡ 2000 ¡

Number of Species Annual Precipitation (mm)

24 seasonal dry forests, northern Neotropics data from Gentry 1995, Gillespie 2000

¡

Within dry forests, the correlation is weak

Is species richness of lianas also correlated with MAP & DSL? ¡

Narrowing richness – climate questions to one clade (Machaerium) we ask:

Do closely-related trees and lianas sort differentially into seasonal vs. aseasonal environments?

• Does total precipitation affect the

distribution of closely-related species?

• Do cross-growing species (tree + liana)

have broader geographic ranges than related single life form species?

Machaerium, Fabaceae

(Bolivian Rosewood, Pau Ferro, Palo de Hoz, Espuela de Gallo (or Gato), Jacarandá do Cerrado)

• 130 species distributed Mexico to

Argentina (~all Neotropical)

• Trees or Lianas, occasionally both
• Diversity centers in so. Brazil &

Amazonia

• Fruit a flattened pod: samara-like or

floating in some species

• Monophyletic, related to Aeschynomene

and Dalbergia

• Red-orange latex

s7pule ¡spines ¡

Machaerium, Fabaceae

(Bolivian Rosewood, Pau Ferro, Palo de Hoz, Espuela de Gallo (or Gato), Jacarandá do Cerrado)

• 130 species distributed Mexico to

Argentina (~all Neotropical)

• Trees or Lianas, occasionally both
• Diversity centers in so. Brazil &

Amazonia

• Fruit a flattened pod: samara-like or

floating in some species

• Monophyletic, related to Aeschynomene

and Dalbergia

• Red-orange latex

Machaerium species usually stay within the bounds of a single life form, but several species do assume both life forms: tree + liana

• M. opacum, photo: Rubens Quieroz

Machaerium species usually stay within the bounds of a single life form, but several species do assume both life forms: tree + liana

• M. ¡opacum ¡with ¡Nicholas ¡Hind ¡and ¡Daniela ¡Zappi ¡ ¡

Photo: ¡B. ¡Klitgaard ¡

Machaerium species usually stay within the bounds of a single life form, but several species do assume both life forms: tree + liana

Machaerium ¡quinata, ¡PDBFF ¡Brazil ¡

Machaerium species usually stay within the bounds of a single life form, but several species do assume both life forms: tree + liana

Machaerium multifoliolatum Mato Grosso with Luciane Barbosa & Márcia C. Vilela-Santos

Cross-­‑growers: ¡Tree ¡+ ¡Liana ¡ Tree ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Liana ¡

Machaerium ¡floribundum, ¡Angylossy ¡et ¡al. ¡2012, ¡Plant ¡Ecology ¡& ¡Diversity ¡

vessel ¡

Example of Cross-growing species:

• M. aristulatum
• M. cobanense
• M. falciforme
• M. floribundum
• M. inundatum
• M. lunatum
• M. microphyllum

Machaerium ¡floribundum ¡

Occurring ¡as ¡large ¡liana ¡in ¡Los ¡Amigos, ¡southern ¡Peru ¡ (lowland ¡moist ¡tropical ¡rainforest) ¡

0 to 250 250 to 500 500 to 750 750 to 1000 1000 to 2000 2000 to 3000 3000 to 4000 4000 to 5000 Greater Than 5000

Legend

Precipitation (mm)

Precipita7on ¡in ¡Central ¡and ¡South ¡America ¡

Basemap ¡from ¡Legates ¡and ¡Willmog ¡1990 ¡via ¡R-­‑hydroNET ¡

0 to 250 250 to 500 500 to 750 750 to 1000 1000 to 2000 2000 to 3000 3000 to 4000 4000 to 5000 Greater Than 5000

Legend

Precipitation (mm)

# ¡Machaerium ¡species ¡in ¡floras ¡of ¡C. ¡& ¡So. ¡America ¡

7 9 ¡ 36 ¡ 6 ¡ 12 ¡ 12 ¡ 15 ¡ 6 ¡ 17 ¡ 26 ¡ 19 ¡ 37 ¡ 7 ¡ 14 ¡

11/3 ¡

3 6 ¡ 14 ¡ 14 ¡ 7 ¡ 6 ¡ 12 ¡

0 to 250 250 to 500 500 to 750 750 to 1000 1000 to 2000 2000 to 3000 3000 to 4000 4000 to 5000 Greater Than 5000

Legend

Precipitation (mm)

Osa ¡

• Sta. ¡Rosa ¡

Ecuador: ¡ coastal ¡vs. ¡ Amazonia ¡

Machaerium Life Forms in Regional Floras

Argen7na ¡ Paraguay ¡ Sao ¡Paulo ¡ Bahia ¡ Para ¡ Bolivia ¡ Los ¡Amigos ¡ Venezuela ¡ Nicaragua ¡ La ¡Selva ¡ Blue ¡= ¡Liana ¡ Red ¡= ¡Tree ¡ Green ¡= ¡Liana ¡+ ¡Tree ¡ Goias ¡ Panama ¡ Guyana ¡ Iquitos ¡ Mexico ¡ Minas ¡Gerais ¡ Mato ¡Grosso ¡do ¡ Sul ¡ Mato ¡Grosso ¡ Río ¡Cenepa ¡ Manaus ¡ BCI ¡

Habit of Machaerium species in regional floras, Mexico to Argentina, correlates with annual precipitation ¡

¡

Drier ß à Rainier

500mm ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡5000mm ¡

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

2 ¡ 9 ¡ 12 ¡ 17 ¡ 9 ¡ 7 ¡ 7 ¡ 3 ¡ 14 ¡ 14 ¡ 19 ¡ 26 ¡ 36 ¡ 7 ¡ 12 ¡ 6 ¡ 8 ¡ 6 ¡ 6 ¡ 10 ¡ 3 ¡ 11 ¡

Number ¡Machaerium ¡species ¡in ¡flora ¡

Liana + Tree Tree Liana

Habit of Machaerium species in regional floras, Mexico to Argentina, by length of dry season ¡

LONG DRY ß à NO DRY

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

2 ¡ 7 ¡ 12 ¡ 17 ¡ 7 ¡ 3 ¡ 14 ¡ 19 ¡ 9 ¡ 14 ¡ 26 ¡ 9 ¡ 8 ¡ 36 ¡ 12 ¡ 6 ¡ 7 ¡ 6 ¡ 6 ¡ 10 ¡ 3 ¡ 11 ¡

Number ¡Machaerium ¡species ¡in ¡flora ¡

Liana + Tree Tree Liana

Machaerium ¡floribundum: ¡ geographic ¡range ¡of ¡the ¡most ¡ widespread ¡cross-­‑grower ¡ ¡

Machaerium ¡lunatum: ¡ ¡ a ¡water-­‑dispersed ¡cross-­‑grower ¡

Machaerium demonstrates that some lianas may avoid seasonal drought.

• Annual precipitation seems to segregate

the tree vs. liana species of Machaerium

• While cross-growing species may

suggest a successful strategy, the cost

• f assuming both life forms may be high.

Mata ¡cipó, ¡northern ¡Mato ¡Grosso ¡

Machaerium demonstrates that some lianas may avoid seasonal drought.

• Annual precipitation seems to segregate

the tree vs. liana species of Machaerium

• While cross-growing species may

suggest a successful strategy, the cost

• f assuming both life forms may be high.

Mata ¡cipó, ¡northern ¡Mato ¡Grosso ¡

Thank ¡you! ¡ ¡Gracias! ¡