Tropical forest function is of global significance to climate change responses, and critically determined by water availability patterns. Groundwater is tightly related to soil water through the water table depth (WT), but historically neglected in ecological studies. Shallow WT forests (WT < 5 m) are underrepresented in forest research networks and absent in eddy flux measurements, although they represent c. 50% of the Amazon and are expected to respond differently to global-change-related droughts. We review WT patterns and consequences for plants, emerging results, and advance a conceptual model integrating environment and trait distributions to predict climate change effects. Shallow WT forests have a distinct species composition, with more resource-acquisitive and hydrologically vulnerable trees, shorter canopies and lower biomass than deep WT forests. During 'normal' climatic years, shallow WT forests have higher mortality and lower productivity than deep WT forests, but during moderate droughts mortality is buffered and productivity increases. However, during severe drought, shallow WT forests may be more sensitive due to shallow roots and drought-intolerant traits. Our evidence supports the hypothesis of neglected shallow WT forests being resilient to moderate drought, challenging the prevailing view of widespread negative effects of climate change on Amazonian forests that ignores WT gradients, but predicts they could collapse under very strong droughts.
O funcionamento da floresta tropical é de importância global para as respostas às mudanças climáticas e é criticamente determinado pelos padrões de disponibilidade de água. A água subterrânea está intimamente relacionada à água do solo através da profundidade do lençol freático, que tem sido historicamente negligenciado em estudos ecológicos. Florestas com lençol freático raso (< 5 m) estão sub-representadas nas redes de pesquisa florestal e ausentes nas medições de fluxo de gases, embora representem ~ 50% da Amazônia e devam responder de forma diferente às secas relacionadas às mudanças globais. Aqui revisamos os padrões de profundidade do lençol freático e suas consequências para plantas, resultados emergentes, e avançamos em um modelo conceitual que integra o ambiente e as distribuições de características funcionais para prever os efeitos das mudanças climáticas. As florestas com lençol freático raso têm uma composição de espécies distinta, com árvores mais aquisitivas na obtenção de recursos e hidrologicamente vulneráveis, dosséis mais baixos e menor biomassa do que as florestas com lençol freático profundo. Durante os anos climáticos ‘normais’, as florestas com lençol freático raso têm maior mortalidade e menor produtividade do que as florestas com lençol freático profundo, mas durante secas moderadas, a mortalidade é amortecida e a produtividade aumenta. No entanto, durante secas severas, as florestas com lençol freático raso podem ser mais sensíveis devido às raízes superficiais e características funcionais de intolerância à seca. Nossas evidências apoiam a hipótese de que as florestas com lençol freático raso, historicamente negligenciadas, sejam resilientes à seca moderada, desafiando a visão predominante dos efeitos negativos generalizados da mudança climática nas florestas amazônicas que ignora gradientes de profundidade do lençol freático, mas prevê que elas podem entrar em colapso sob secas muito fortes.
La función de los bosques tropicales es de importancia mundial para las respuestas al cambio climático y está críticamente determinada por los patrones de disponibilidad de agua. El agua subterránea está estrechamente relacionada con el agua del suelo a través de la profundidad del nivel freático (NF), pero históricamente se há negligenciado en los estudios ecológicos. Los bosques con NF poco profundos (NF < 5 m) están subrepresentados en las redes de investigación forestal y ausentes en las mediciones de flujo de gases, aunque representan ~ 50% de la Amazonía y se espera que respondan de manera diferente a las sequías relacionadas con el cambio climático global. Aquí revisamos los patrones de NF y las consecuencias para las plantas, los resultados emergentes y avanzamos en un modelo conceptual que integra distribuciones ambientales y de rasgos funcionales para predecir los efectos del cambio climático. Los bosques con NF poco profundos tienen una composición de especies distinta, con árboles más adquisitivos en la obtención de recursos e hidrológicamente más vulnerables, dosel más bajo y menor biomasa que los bosques de NF profundo. Durante los años climáticos ‘normales’, los bosques con NF poco profundos tienen una mayor mortalidad y menor productividad que los bosques con NF profundos, pero durante sequías moderadas la mortalidad se amortigua y la productividad aumenta. Sin embargo, durante una sequía severa, los bosques de NF poco profundos pueden ser más sensibles debido a raíces poco profundas y rasgos de intolerancia a la sequía. Nuestra evidencia apoya la hipótesis de que los bosques de NF poco profundos, mayoritariamente desconsiderados, son resistentes a sequías moderadas, desafiando la visión predominante de impactos negativos generalizados del cambio climático en los bosques amazónicos, que ignora los gradientes de NF, pero predice que podrían colapsar bajo sequías muy fuertes.
Keywords: bosques tropicales; climate change forecasting; ecosystem function; florestas tropicais; funcionamento do ecossistema; funcionamiento del ecosistema; humedad del suelo; hydrological regimes; ponto de não-retorno; predicción del cambio climático; predição das mudanças climáticas; punto de no retorno; regime hidrológico; régimen hidrológico; soil moisture; tipping points; tropical forests; umidade do solo.
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