Climate reverses directionality in the richness–abundance relationship across the World’s main forest biomes

Abstract

More tree species can increase the carbon storage capacity of forests (here referred to as the more species hypothesis) through increased tree productivity and tree abundance resulting from complementarity, but they can also be the consequence of increased tree abundance through increased available energy (more individuals hypothesis). To test these two contrasting hypotheses, we analyse the most plausible pathways in the richness-abundance relationship and its stability along global climatic gradients. We show that positive effect of species richness on tree abundance only prevails in eight of the twenty-three forest regions considered in this study. In the other forest regions, any benefit from having more species is just as likely (9 regions) or even less likely (6 regions) than the effects of having more individuals. We demonstrate that diversity effects prevail in the most productive environments, and abundance effects become dominant towards the most limiting conditions. These findings can contribute to refining cost-effective mitigation strategies based on fostering carbon storage through increased tree diversity. Specifically, in less productive environments, mitigation measures should promote abundance of locally adapted and stress tolerant tree species instead of increasing species richnessMás especies arbóreas pueden aumentar la capacidad de almacenamiento de carbono de los bosques (en este caso, la hipótesis de más especies) a través del aumento de la productividad de los árboles y la abundancia de árboles como resultado de la complementariedad, pero también pueden ser la consecuencia de una mayor abundancia de árboles a través del aumento de la energía disponible (más individuos hipótesis). Para probar estas dos hipótesis contrastantes, analizamos las vías más plausibles en la relación riqueza-abundancia y su estabilidad a lo largo de gradientes climáticos globales. Mostramos que el efecto positivo de la riqueza de especies sobre la abundancia de árboles solo prevalece en ocho de las veintitrés regiones forestales consideradas en este estudio. En las otras regiones forestales, cualquier beneficio de tener más especies es tan probable (9 regiones) o incluso menos probable (6 regiones) que los efectos de tener más individuos. Demostramos que los efectos de la diversidad prevalecen en los entornos más productivos y los efectos de la abundancia se vuelven dominantes hacia las condiciones más limitantes. Estos hallazgos pueden contribuir a perfeccionar las estrategias de mitigación rentables basadas en el fomento del almacenamiento de carbono a través de una mayor diversidad de árboles. Específicamente, en ambientes menos productivos, las medidas de mitigación deben promover la abundancia de especies arbóreas adaptadas localmente y tolerantes al estrés en lugar de aumentar la riqueza de especies.