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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 64, Number 2, March 2007
Page(s) 169 - 176
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2006101
Published online 24 February 2007
Ann. For. Sci. 64 (2007) 169-176
DOI: 10.1051/forest:2006101

The successional status of tropical rainforest tree species is associated with differences in leaf carbon isotope discrimination and functional traits

Damien Bonala, Céline Borna, Claude Brechetb, Sabrina Coste, Eric Marcona, Jean-Christophe Roggya and Jean-Marc Guehlb

a  INRA Kourou, UMR Écologie des Forêts de Guyane, BP 709, 97387 Kourou Cedex, Guyane, France
b  INRA Nancy, UMR Écologie et Écophysiologie, 54280 Champenoux, France

(Received 24 April 2006; accepted 30 June 2006; published online 24 February 2007)

Abstract - We characterised the among species variability in leaf gas exchange and morphological traits under controlled conditions of seedlings of 22 tropical rainforest canopy species to understand the origin of the variability in leaf carbon isotope discrimination ($\Delta$) among species with different growth and dynamic characteristics (successional gradient). Our results first suggest that these species pursue a consistent strategy in terms of $\Delta$ throughout their ontogeny (juveniles grown here versus canopy adult trees from the natural forest). Second, leaf $\Delta$ was negatively correlated with WUE and N, and positively correlated with g$_{\rm s}$, but among species differences in $\Delta$ were mainly explained by differences in WUE. Finally, species belonging to different successional groups display distinct leaf functional and morphological traits. We confirmed that fast growing early successional species maximise carbon assimilation with high stomatal conductance. In contrast, fast and slow growing late successional species are both characterised by low carbon assimilation values, but by distinct stomatal conductance and leaf morphological features. Along the successional gradient, these differences result in much lower $\Delta$ for the intermediate species (i.e. fast growing late successional) as compared to the two other groups.


Résumé - Le statut successionnel des espèces de la forêt tropicale humide est associé à des différences de discrimination isotopique du carbone et de traits fonctionnels foliaires. Nous avons caractérisé la variabilité interspécifique des échanges gazeux et des traits morphologiques foliaires en conditions environnementales contrôlées de jeunes plants de 22 espèces d'arbres de la canopée en forêt tropicale humide afin de comprendre l'origine de la variabilité de la discrimination isotopique du carbone foliaire ($\Delta$) observée entre ces espèces présentant des caractéristiques de croissance et de dynamique distinctes (groupes successionnels). Nous montrons premièrement que les espèces tropicales possèdent une stratégie très conservée de $\Delta$ au cours de leur ontogénie (juvéniles élevés ici versus arbres adultes de la canopée en forêt naturelle). Deuxièmement, $\Delta$ était négativement corrélée à WUE et N, et positivement à g$_{\rm s}$, mais les différences de $\Delta$ entre espèces sont principalement expliquées par des différences de WUE. Enfin, nous montrons que les espèces appartenant à des groupes successionnels distincts présentent des traits fonctionnels et morphologiques foliaires distincts. Nous confirmons que les espèces à croissance rapide qui s'installent en premier au cours de la succession écologique (FE) maximisent A avec de fortes conductances stomatiques. Les espèces climax (qui s'installent en second dans la succession écologique), à croissance rapide (FL) ou à croissance faible (SL), présentent des valeurs de A identiques, mais des valeurs de g$_{\rm s}$ ainsi que des caractéristiques morphologiques foliaires distinctes. Dans la succession écologique, ces différences se traduisent par des valeurs de $\Delta$ nettement plus faibles pour les espèces intermédiaires (c'est-à-dire les espèces climax à croissance rapide) par rapport aux deux autres groupes.


Key words: 13C / functional diversity / leaf gas exchange / species grouping / tropical rainforest

Mots clés : 13C / diversité fonctionnelle / échanges gazeux foliaires / groupes successionnels / forêt tropicale humide

Corresponding author: damien.bonal@kourou.cirad.fr

© INRA, EDP Sciences 2007