This data package contains data from: Tropical forest lianas have greater non-structural carbohydrate concentrations in the stem xylem than trees
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Data package from 'Caroline Signori-Müller et al. 2023. 'Tropical forest lianas have greater non-structural carbohydrate concentrations in the stem xylem than trees. Tree Physiology. DOI: 10.1093/treephys/tpad096'
ForestPlots.NET DOI: 10.5521/forestplots.net/2023_3
Abstract
Data package Description
This package contains the information about total non-structural carbohydrates (NSC), starch and soluble sugar concentrations for stem xylem of trees and lianas sampled in two contrasting sites in the Amazon Basin. NSC data are presented for trees infested by lianas and the lianas infesting those trees and for trees free from lianas. Samples for the moist site were collected in Tambopata National Reserve, in Madre de Dios, southern Peru. The dry site is in the Vera Cruz farm, Nova Xavantina, Brazil. Sampling collection took place during the wet season in both sites.
Note that stem xylem NSC concentration for the trees sampled in moist site are also available at Signori-Müller et al. (2022) (https://doi.org/10.5521/forestplots.net/2021_7). Data for Eschweilera coriacea in Signori-Müller et al. (2022) is not the same presented here.
Attention, in the data set from Signori-Müller et al. (2022) Hymenopus heteromorphus is referred as Licania heteromorpha and Protium altissimum is referred as Tetragastris altissima.
Abstract (English)
Lianas (woody vines) are important components of tropical forests and are known to compete with host trees for resources, decrease tree growth and increase tree mortality. Given the observed increases in liana abundance in some forests and their impacts on forest function, an integrated understanding of carbon dynamics of lianas and liana-infested host trees is critical for improved prediction of tropical forest responses to climate change. Non-structural carbohydrates (NSC) are the main substrate for plant metabolism (e.g., growth, respiration), and have been implicated in enabling tree survival under environmental stress, but little is known of how they vary among life-forms or of how liana infestation impacts host tree NSC. We quantified stem total NSC (NSC) concentrations and its fractions (starch and soluble sugars) in trees without liana infestation, trees with more than 50% of the canopy covered by lianas, and the lianas infesting those trees. We hypothesized that i) liana infestation depletes NSC storage in host trees by reducing carbon assimilation due to competition for resources; ii) trees and lianas, which greatly differ in functional traits related to water transport and carbon uptake, would also have large differences in NSC storage, and that As water availability has a significant role in NSC dynamics of Amazonian tree species, we tested these hypotheses within a moist site in western Amazonia and a drier forest site in southern Amazonia. We did not find any difference in NSC, starch or soluble sugar concentrations between infested and non-infested trees, in either site. This result suggests that negative liana impact on trees may be mediated through mechanisms other than depletion of host tree NSC concentrations. We found lianas have higher stem NSC and starch than trees in both sites. The consistent differences in starch concentrations, a long term NSC reserve, between life forms across sites reflect differences in carbon gain and use of lianas and trees. Soluble sugar concentrations were higher in lianas than in trees in the moist site but indistinguishable between life forms in the dry site. The lack of difference in soluble sugars between trees and lianas in the dry site emphasize the importance of this NSC fraction for plant metabolism of plants occurring in water limited environments.
Keywords: starch, soluble sugars, liana infestation, host-tree
Resumo (Português)
Lianas são importantes componentes das florestas tropicais, conhecidas por competir com as árvores hospedeiras por recursos, diminuindo o crescimento aumentar a mortalidade das árvores. Diante do aumento na abundância de lianas em algumas florestas e de seus impactos na função florestal, uma compreensão integrada da dinâmica de carbono das lianas e das árvores infestadas por lianas é fundamental para uma melhor previsão das respostas das florestas tropicais às mudanças climáticas. Os carboidratos não estruturais (NSC) são o principal substrato para o metabolismo das plantas (ex., crescimento, respiração), e têm sido associados à capacidade das árvores de sobreviver em condições de estresse ambiental, porém pouco se sabe sobre como os NSC variam entre diferentes formas de vida ou sobre como a infestação por lianas afeta os NSC das árvores hospedeiras. Quantificamos as concentrações de NSC total (NSC) e suas frações (amido e açúcares solúveis) no xilema do tronco de árvores sem infestação por lianas, árvores com mais de 50% da copa coberta por lianas e nas lianas infestando essas árvores. Nossa hipótese foi de que i) a infestação por lianas resulta em uma redução no armazenamento de NSC nas árvores hospedeiras devido à diminuição na assimilação de carbono causada pela competição por recursos (ex. água, nutrientes, luz); ii) árvores e lianas, que diferem muito em características funcionais relacionadas ao transporte de água e absorção de carbono, também teriam grandes diferenças no armazenamento de NSC. Como a disponibilidade de água desempenha um papel significativo na dinâmica de NSC das espécies arbóreas amazônicas, testamos essas hipóteses em um sítio úmido na Amazônia Ocidental e em um sítio mais seco na Amazônia Meridional. Não encontramos diferenças nas concentrações de NSC, amido ou açúcares solúveis entre árvores infestadas e não infestadas, em nenhum dos sítios. Esse resultado sugere que o impacto negativo das lianas nas árvores pode ser mediado por mecanismos diferentes da depleção das concentrações de NSC das árvores hospedeiras. Os nossos resultados mostram que o amido, uma reserva de NSC de longo prazo, apresentou diferenças entre as formas de vida nos dois sítios investigados, o que reflete as variações no ganho e no uso de carbono entre lianas e árvores. As concentrações de açúcares solúveis foram mais altas nas lianas do que nas árvores no sítio úmido, mas não diferiram entre as formas de vida no sítio seco. A falta de diferença nos açúcares solúveis entre árvores e lianas no sítio seco enfatiza a importância dessa fração de NSC para o metabolismo das plantas que ocorrem em ambientes limitados em água.
Palavras-chave: amido, açúcares solúveis, infestação por lianas, árvore hospedeira
Resumen (Español)
Las lianas son importantes componentes de los bosques tropicales, conocidas por competir con los árboles hospederos por recursos, reduciendo su crecimiento y aumentando la mortalidad de los árboles. Ante el aumento observado en la abundancia de lianas en algunos bosques y sus impactos en la función forestal, es fundamental comprender de manera integrada la dinámica del carbono de las lianas y los árboles infestados por lianas para predecir de manera más precisa las respuestas de los bosques tropicales al cambio climático. Los carbohidratos no estructurales (NSC) son el principal sustrato para el metabolismo de las plantas (por ejemplo, crecimiento, respiración) y se ha observado que están relacionados con la capacidad de los árboles de sobrevivir en condiciones de estrés ambiental. Sin embargo, se sabe poco acerca de cómo varían los NSC entre diferentes formas de vida y cómo la infestación por lianas afecta los NSC de los árboles hospederos. Cuantificamos las concentraciones de NSC total (NSC) y sus fracciones (almidón y azúcares solubles) en la xilema del tronco en árboles sin infestación de lianas, árboles con más del 50% de la copa cubierta por lianas y las lianas que infestan esos árboles. Nuestra hipótesis fue que i) la infestación por lianas conllevar una reducción en el almacenamiento de NSC en los árboles hospederos debido a la disminución en la asimilación de carbono causada por la competencia por recursos (agua, nutrientes, luz); ii) los árboles y las lianas, que difieren significativamente en características funcionales relacionadas con el transporte de agua y la absorción de carbono, también tendrían grandes diferencias en el almacenamiento de NSC. Dado que la disponibilidad de agua desempeña un papel importante en la dinámica de los NSC de las especies arbóreas amazónicas, pusimos a prueba estas hipótesis en un sitio húmedo en la Amazonía Occidental y en un sitio más seco en la Amazonía Meridional. No encontramos diferencias en las concentraciones de NSC, almidón o azúcares solubles entre los árboles infestados y no infestados por las lianas, en ninguno de los sitios. Este resultado sugiere que el impacto negativo de las lianas en los árboles puede ser mediado por mecanismos diferentes a la reducción de las concentraciones de NSC en los árboles hospederos. Nuestros resultados muestran que el almidón, que es una reserva de NSC de largo plazo, presentó diferencias entre las formas de vida en ambos sitios investigados, lo que refleja las variaciones en la captación y utilización de carbono entre las lianas y los árboles. Las concentraciones de azúcares solubles fueron más altas en las lianas que en los árboles en el sitio húmedo, pero no mostraron diferencias entre las formas de vida en el sitio seco. La falta de diferencia en los azúcares solubles entre los árboles y las lianas en el sitio seco resalta la importancia de esta fracción de NSC para el metabolismo de las plantas que se encuentran en ambientes limitados en agua.
Palabras clave: almidón, azúcares solubles, infestación de lianas, árbol hospedero
