Biomass allocation and gas exchange are affected by light conditions in endangered Cedrela salvadorensis (Meliaceae) seedlings

Abstract

The determination of favorable light habitat conditions per species and life stage is transcendental, for both ex situ and in situ conservation strategies of endangered forest tree species, and for their utilization as plantation trees. This becomes especially important when planting material is scarce. We studied the multivariate responses in biomass allocation and in gas exchange to light and to CO2 in Cedrela salvadorensis seedlings, grown under similar light conditions as those this species faces in nature. During a period of 135 days, groups of ten seedlings were put under 75, 45, 15 and 3.5 % of full sun exposure obtained with neutral shade cloth, under nursery conditions. A series of biomass allocation variables and detailed gas exchange parameters (photosynthesis response curves to light and to internal carbon concentration) were measured at the end of the growth period in plants of the four treatments. According to the principal component analyses, highest values of gas exchange response were associated with the lower values of biomass allocation traits. These changes can be associated with resource-conservative and resource-acquisitive strategies, where the C. salvadorensis seedlings acclimatize their traits for the exploration and exploitation of light, to high or to dim light environment, respectively. The multivariate analyses also showed that the plants had a high performance at 45 % of light environments. These results suggest that 45 % of light environment was the optimal light habitat of this species at the tested developing stage. Our results have important implications to choose the best natural habitat for a successful establishment of C. salvadorensis. We propose practical considerations for programs of reforestation or reintroduction where this species be involved.La determinación de condiciones favorables para el hábitat de luz por especie y etapa de vida es trascendental, tanto para las estrategias de conservación ex situ como in situ de especies arbóreas forestales en peligro de extinción y para su utilización como árboles de plantación. Esto se vuelve especialmente importante cuando el material de siembra es escaso. Estudiamos las respuestas multivariadas en la asignación de biomasa y en el intercambio de gases a la luz y al CO2 en plántulas de Cedrela salvadorensis, cultivadas en condiciones de luz similares a las que enfrenta esta especie en la naturaleza. Durante un período de 135 días, grupos de diez plántulas fueron sometidas al 75, 45, 15 y 3.5% de exposición solar total obtenida con tela de sombra neutra, en condiciones de vivero. Se midieron una serie de variables de asignación de biomasa y parámetros detallados de intercambio de gases (curvas de respuesta de la fotosíntesis a la luz y a la concentración de carbono interno) al final del período de crecimiento en las plantas de los cuatro tratamientos. Según los análisis de componentes principales, los valores más altos de la respuesta al intercambio de gases se asociaron con los valores más bajos de los rasgos de asignación de biomasa. Estos cambios se pueden asociar con estrategias de conservación de recursos y de adquisición de recursos, donde las plántulas de C. salvadorensis aclimatan sus rasgos para la exploración y explotación de la luz, al ambiente de luz alta o tenue, respectivamente. Los análisis multivariados también mostraron que las plantas tuvieron un alto rendimiento al 45% de los ambientes de luz. Estos resultados sugieren que el 45% del entorno de luz era el hábitat de luz óptimo de esta especie en la etapa de desarrollo probada. Nuestros resultados tienen implicaciones importantes para elegir el mejor hábitat natural para un establecimiento exitoso de C. salvadorensis. Proponemos consideraciones prácticas para programas de reforestación o reintroducción donde esta especie esté involucrada