Flooding matters : structure, above-ground biomass, and carbon stocks of an Amazonian forestscape

Abstract

Amazonia accounts for approximately half of the world’s tropical forests and one quarter of all terrestrial species. The forests retain and circulate large amounts of water and store carbon. Amazonia is thus extremely important both for biodiversity and the global climate. Yet, we know relatively little about the distribution and amount of above-ground biomass stored in these forests.

Unflooded Amazonian terra firme forests grow above the maximum flood level of rivers, streams, and lakes. On their floodplains grow seasonally inundated forests. Every year the floodplain forests experience an enormous flood. Here, woody plants at all stages of their life must endure prolonged inundation. In response to the seasonal flooding, they have developed special tissues and strategies, possibly affecting forest above-ground biomass, and carbon stocks. Exploring these aspects, I describe structure and composition of an Amazonian forestscape in the central Juruá River Basin, Brazil.

Comparing flooded and unflooded forests I found that forest structure differed. Most woody plant species were forest-specific, but some were shared. Flooding affected the below-ground biota. Bacterial community composition varied with woody plant diversity and flooding, but eukaryotes appeared unaffected. Flooding influenced the wood density of the shared tree species. Trees that grew in the seasonally flooded forest had softer wood than terra firme conspecifics. Considering the differences in forest structure, species composition and intraspecific wood density, I investigated how conventional biomass estimation methods performed across the two forests. Regional height allometry and global wood density measurements were relatively well calibrated to terra firme forest. They performed much worse in the floodplain forest. Calibrating the allometric equations with local height data significantly improved biomass estimates in floodplain forest. Combined with forest-specific genus mean wood density, local allometric height produced reliable terra firme and floodplain above-ground woody biomass estimates.

In conclusion, the natural, seasonal floods influence species composition, forest structure and above-ground biomass estimates in the Amazonian forestscape. The results in this dissertation thus implies that flooding must be accounted for when mapping Amazonian carbon stocks.

Amazonas er verdens største gjenværende regnskogområde og svært viktig både for artsmangfoldet og jordens klima. Skogen sirkulerer store mengder vann og lagrer karbon. Tross dette vet vi forholdsvis lite om hvor mye og hvordan biomasse og karbon er disponert i Amazonas’ skoger.

Skog som ikke oversvømmes kalles i Amazonas for terra firme. Disse ligger bortenfor den maksimale flomhøyden på elver og innsjøer. På elvebreddene vokser flomsletteskog som oversvømmes årlig. Her må planter i alle livsstadier tåle lange oversvømmelsesperioder. Derfor har de utviklet spesielle organer og strategier. Potensielt påvirker disse skogens biomasse og karbonlager. Gjennom å beskrive strukturen og artssammensetningen i et skoglandskap i de sentrale delene av Juruávassdraget i Amazonas, Brasil, utforsker jeg disse aspektene.

Flomsletteskogen og terra firme-skogen hadde forskjellig skogstruktur. De fleste trevekstene var habitatspesifikke, men skogene hadde også noen felles arter. Flommen påvirket biota i jordsmonnet. Bakteriesamfunnet endret seg med artsrikdom i plantesamfunnet og flomnivå, men eukaryoter var tilsynelatende upåvirket. Flommen påvirket vedtettheten i de felles tresortene. Trær som vokste i flomslettskogen, hadde mykere trevirke enn de som vokste i terra firme. Forskjellene i skogstruktur, artssammensetning og intraspesifikk vedtetthet ble brukt for å undersøke hvordan konvensjonelle metoder for estimering av biomasse presterte i de to skogtypene. Regional høydeallometri og globale målinger av vedtetthet var relativt godt kalibrert til terra firme-skog. De presterte mye dårligere i flomsletteskogen. Kalibrering av de allometriske ligningene med lokale høydedata forbedret biomassestimatene betydelig i flomsletteskogen. Kombinert med skogsspesifikke mål for vedtetthet på slektsnivå, resulterte den lokale høydeallometrien pålitelige biomassestimater både i flomslettskogen og terra firme-skogen.

Jeg konkluderer med at naturlige, årlige flommer i Amazonas påvirker artssammensetning, skogstruktur og biomassestimater. Resultatene i denne avhandlingen viser at flommens innflytelse må tas i betraktning når man kartlegger karbonlager i Amazonas.