The role of biotic seed dispersers on post-fire regeneration

Abstract

Fire plays a determinant role in Mediterranean communities, but fire regimes are rapidly changing as a result of anthropogenic actions. This has a negative impact on forests, which require us to turn our attention to their recovery ability. Forest resilience and recovery are largely mediated by three processes: resprouting, germination of seedlings from seed bank, and the arrival of seeds from unburnt areas via seed dispersal. Species with no fire-related traits are particularly vulnerable to fire and dependent on abiotic or biotic seed dispersal to reach burned areas. Birds and mammals are the major biotic seed dispersers in the Mediterranean basin, especially for plant species that evolved endozoochoric (i.e. internal) or epizoochoric (i.e. external) dispersal syndromes. The present study was carried out in a patch of native forest in central Portugal, near Coimbra, in a site with a burned area and adjacent unburned (control) area. The main aim was to evaluate the role of biotic seed dispersers in post-fire regeneration. To achieve this, I characterized the presence of fire-related traits and seed dispersal syndromes in the local plant community, and the local assembly of seed dispersers. Overall, 66 plant species were detected on a native forest that was burnt just two years ago, reflecting a very large forest regeneration potential. Most plant species at the study site have at least one post-fire recovery strategy. In a total of 66 species, 20 can resprout, 20 can germinate seeds after fire and 13 have both strategies. Exactly half of the plant species evolved specialized traits that allow for long-distance dispersal of seeds. Only one species (Blackstonia perfoliata) does not have the ability to resprout or germinate seeds after fire, nor has any long-distance dispersal syndrome. The majority of the bird species detected at the study site are known to include fruits in their diet, highlighting the three highly frugivorous: Sardinian Warbler (Sylvia melanocephala), Common Blackbird (Turdus merula) and European Robin (Erithacus rubecula). The fruit-eating red fox (Vulpes vulpes) is present in the study site and is probably also an important seed disperser for many plant species. Interestingly, no significant differences were detected between the burned and unburned area, namely for the abundance and diversity of potential seed dispersers, and their dispersal work.This study showed forest resilience to fire disturbances may be secured in Mediterranean forests by the presence of plant species with fire-related traits and with long distance dispersal strategies, and a community of effective animal seed dispersers. Moreover, this study highlights the importance of focusing on forest resilience due to the increase fire severity and frequency, and consequently, in considering the role of animal seed dispersers on post-fire regeneration.

O fogo desempenha um papel preponderante nas comunidades Mediterrânicas, mas os regimes de fogo estão a mudar rapidamente em resultado de ações antropogénicas. Isto tem um impacto negativo nas florestas, o que requer que prestemos atenção à sua capacidade de recuperação. A resiliência e a recuperação de uma floresta são amplamente mediadas por três processos: rebrote de plantas ardidas, germinação a partir do banco de sementes, e chegada de sementes a partir de áreas não ardidas através da dispersão de sementes. Espécies sem características relacionadas com o fogo são particularmente vulneráveis aos efeitos do fogo, e assim estão dependentes de dispersão abiótica ou biótica de sementes para chegar a áreas ardidas. Aves e mamíferos encontram-se entre os principais dispersores bióticos de sementes na bacia do Mediterrâneo, especialmente para espécies de plantas que evoluíram síndromes para dispersão endozoocórica (i.e., interna) ou epizoocórica (i.e., externa).O presente estudo foi realizado numa área de floresta nativa no centro de Portugal, perto de Coimbra, num local caracterizado por uma área ardida e outra não ardida adjacente (controlo). O principal objetivo foi avaliar o papel dos dispersores bióticos de sementes na regeneração pós-fogo. Para o efeito caracterizei a existência de características relacionadas com a resistência ao fogo e os síndromes de dispersão de sementes na comunidade vegetal local, e a comunidade de dispersores de sementes.No total, 66 espécies de plantas foram identificadas nesta floresta que ardeu há apenas dois anos, refletindo o seu grande potencial de regeneração florestal. A maioria das espécies de plantas no local possui pelo menos uma estratégia de recuperação pós-fogo. Do total de 66 espécies, 20 conseguem rebrotar, 20 possuem sementes capazes de germinar após o fogo e 13 possuem as duas estratégias. Exatamente metade das espécies de plantas desenvolveram características especializadas que permitem a dispersão das suas sementes a longa distância. Apenas uma espécie (Blackstonia perfoliata) não tem a capacidade de regenerar ou germinar sementes após o fogo, nem possui qualquer síndrome de dispersão a longa distância. A maioria das espécies de aves detetadas no local de estudo são conhecidas por incluir frutos na sua dieta, destacando-se as três espécies altamente frugívoras: Toutinegra-dos-valados (Sylvia melanocephala), Melro-preto (Turdus merula) e Pisco-de-peito-ruivo (Erithacus rubecula). A raposa-vermelha (Vulpes vulpes), que se alimenta de frutos, está presente no local de estudo e é provavelmente um importante dispersor de sementes para muitas espécies de plantas. Curiosamente, não foram detetadas diferenças significativas entre a área ardida e não ardida, nomeadamente quanto à abundância e diversidade de dispersores de sementes, e o seu trabalho de dispersão.Este estudo mostrou que a resiliência da floresta Mediterrânia a perturbações causadas pelo fogo poderá ser assegurada pela presença de espécies de plantas com características relacionadas com a resistência ao fogo e estratégias de dispersão a longa distância, beneficiando da existência de uma diversa comunidade de animais dispersores de sementes. Além disso, este estudo destaca a importância de considerar a resiliência da floresta num cenário de aumento da severidade e frequência do fogo, e consequentemente, em considerar o papel dos animais dispersores de sementes na regeneração da floresta pós-fogo.