Contrasting patterns of taxonomic, phylogenetic and functional variation along a Costa Rican altitudinal gradient in the plant family Melastomataceae

Abstract

The functional composition of plant communities in montane regions has been studied for decades, and most recent analyses find that environmentally favourable landscapes at lower altitudes tend to be dominated by species with resource-acquisitive traits, while more resource-conservative taxa dominate higher-altitude communities. However, it is unclear the extent to which this pattern is driven by co-gradient variation within clades or changes in clade representation across the gradient. To test for co-gradient variation, species composition, phylogenetic structure and functional traits were quantified for 97 species within the plant family Melastomataceae at five locations across a 2500- m altitudinal gradient along Volcán Barva in Costa Rica. Average melastome leaf force to punch, specific leaf area and leaf size vary with altitude, while four other functional traits do not. Taxonomic dissimilarity between communities was correlated with altitudinal difference, while phylogenetic dissimilarity was correlated with altitudinal dissimilarity only when measured with a metric that emphasizes shallow turnover of the tips of the phylogeny. These results highlight how species turnover may be more pronounced than functional or phylogenetic variation along altitudinal gradients. In addition, these results highlight the conservation value of lowland tropical forests, which here harbour a disproportionate amount of phylogenetic and functional diversity

La composición funcional de las comunidades de plantas en las regiones montañosas se ha estudiado durante décadas, y los análisis más recientes encuentran que los paisajes ambientalmente favorables en altitudes más bajas tienden a estar dominados por especies con características de adquisición de recursos, mientras que los taxones más conservadores de recursos dominan las comunidades de altitudes más altas. . Sin embargo, no está claro hasta qué punto este patrón es impulsado por la variación del cogradiente dentro de los clados o los cambios en la representación de los clados a lo largo del gradiente. Para evaluar la variación del cogradiente, se cuantificaron la composición de especies, la estructura filogenética y los rasgos funcionales de 97 especies dentro de la familia de plantas Melastomataceae en cinco lugares a lo largo de un gradiente altitudinal de 2500 m a lo largo del Volcán Barva en Costa Rica. La fuerza promedio de la hoja de melastoma para perforar, el área foliar específica y el tamaño de la hoja varían con la altitud, mientras que otros cuatro rasgos funcionales no lo hacen. La disimilitud taxonómica entre comunidades se correlacionó con la diferencia altitudinal, mientras que la disimilitud filogenética se correlacionó con la disimilitud altitudinal solo cuando se midió con una métrica que enfatiza la rotación superficial de las puntas de la filogenia. Estos resultados resaltan cómo el recambio de especies puede ser más pronunciado que la variación funcional o filogenética a lo largo de los gradientes altitudinales. Además, estos resultados resaltan el valor de conservación de los bosques tropicales de tierras bajas, que aquí albergan una cantidad desproporcionada de diversidad filogenética y funcional.