Litterfall and leaf decomposition in forest fragments under different successional phases on the Atlantic Plateau of the state of Sao Paulo, Brazil

Abstract

Litterfall and litter decomposition are vital processes in tropical forests because they regulate nutrient cycling. Nutrient cycling can be altered by forest fragmentation. The Atlantic Forest is one of the most threatened biomes in the world due to human occupation over the last 500 years. This scenario has resulted in fragments of different size, age and regeneration phase. To investigate differences in litterfall and leaf decomposition between forest successional phases, we compared six forest fragments at three different successional phases and an area of mature forest on the Atlantic Plateau of Sao Paulo, Brazil. We sampled litter monthly from November 2008 to October 2009. We used litterbags to calculate leaf decomposition rate of an exotic species, Tipuana tipu (Fabaceae), over the same period litter sampling was performed. Litterfall was higher in the earliest successional area. This pattern may be related to the structural properties of the forest fragments, especially the higher abundance of pioneer species, which have higher productivity and are typical of early successional areas. However, we have not found significant differences in the decomposition rates between the studied areas, which may be caused by rapid stabilization of the decomposition environment (combined effect of microclimatic conditions and the decomposers activities). This result indicates that the leaf decomposition process have already been restored to levels observed in mature forests after a few decades of regeneration, although litterfall has not been entirely restored. This study emphasizes the importance of secondary forests for restoration of ecosystem processes on a regional scale.

A produção e a decomposição de serrapilheira são processos vitais nas florestas tropicais, uma vez que determinam a ciclagem de nutrientes. O processo de ciclagem de nutrientes pode ser alterado pela fragmentação florestal. A Floresta Atlântica é um dos biomas mais ameaçados mundialmente devido à ocupação humana nos últimos 500 anos. Este cenário resultou em fragmentos de diferentes tamanhos, idades e estádios de regeneração. Para explorar as diferenças na produção de serrapilheira e na decomposição foliar de acordo com o estádio sucessional da floresta, comparamos seis fragmentos florestais em três diferentes estádios sucessionais e uma área de floresta primária no Planalto Atlântico de São Paulo, Brasil. Coletamos a serrapilheira mensalmente de novembro de 2008 a outubro de 2009. Utilizamos bolsas de confinamento de serrapilheira para calcular a taxa de decomposição foliar de uma espécie exótica, Tipuana tipu (Fabaceae), durante o mesmo período de coleta da serrapilheira. A deposição de serrapilheira foi maior na área de estádio sucessional mais inicial. Esse padrão pode estar relacionado com as características estruturais dos fragmentos florestais, especialmente com a maior abundância de espécies pioneiras, que possuem uma maior produtividade e são espécies típicas de fragmentos em estádios iniciais de sucessão. Por outro lado, não encontramos diferenças significativas nas taxas de decomposição entre as áreas estudadas, o que pode ocorrer devido à rápida estabilização do ambiente de decomposição (efeito combinado das condições microclimáticas e das atividades dos decompositores). Estes resultados indicam que o processo de decomposição foliar foi restabelecido aos níveis das florestas maduras após algumas décadas de regeneração, embora a produção de serrapilheira ainda não tenha sido totalmente restaurada. Este estudo destaca a importância das florestas secundárias em um cenário regional de restauração de processos ecossistêmicos.