The vast extent of the Amazon Basin has historically restricted the study of its tree communities to the local and regional scales. Here, we provide empirical data on the commonness, rarity, and richness of lowland tree species across the entire Amazon Basin and Guiana Shield (Amazonia), collected in 1170 tree plots in all major forest types. Extrapolations suggest that Amazonia harbors roughly 16,000 tree species, of which just 227 (1.4%) account for half of all trees. Most of these are habitat specialists and only dominant in one or two regions of the basin. We discuss some implications of the finding that a small group of species--less diverse than the North American tree flora--accounts for half of the world's most diverse tree community.

The extent to which pre-Columbian societies altered Amazonian landscapes is hotly debated. We performed a basin-wide analysis of pre-Columbian impacts on Amazonian forests by overlaying known archaeological sites in Amazonia with the distributions and abundances of 85 woody species domesticated by pre-Columbian peoples. Domesticated species are five times more likely than nondomesticated species to be hyperdominant. Across the basin, the relative abundance and richness of domesticated species increase in forests on and around archaeological sites. In southwestern and eastern Amazonia, distance to archaeological sites strongly influences the relative abundance and richness of domesticated species. Our analyses indicate that modern tree communities in Amazonia are structured to an important extent by a long history of plant domestication by Amazonian peoples.

Abstract Most of the planet's diversity is concentrated in the tropics, which includes many regions undergoing rapid climate change. Yet, while climate‐induced biodiversity changes are widely documented elsewhere, few studies have addressed this issue for lowland tropical ecosystems. Here we investigate whether the floristic and functional composition of intact lowland Amazonian forests have been changing by evaluating records from 106 long‐term inventory plots spanning 30 years. We analyse three traits that have been hypothesized to respond to different environmental drivers (increase in moisture stress and atmospheric CO 2 concentrations): maximum tree size, biogeographic water‐deficit affiliation and wood density. Tree communities have become increasingly dominated by large‐statured taxa, but to date there has been no detectable change in mean wood density or water deficit affiliation at the community level, despite most forest plots having experienced an intensification of the dry season. However, among newly recruited trees, dry‐affiliated genera have become more abundant, while the mortality of wet‐affiliated genera has increased in those plots where the dry season has intensified most. Thus, a slow shift to a more dry‐affiliated Amazonia is underway, with changes in compositional dynamics (recruits and mortality) consistent with climate‐change drivers, but yet to significantly impact whole‐community composition. The Amazon observational record suggests that the increase in atmospheric CO 2 is driving a shift within tree communities to large‐statured species and that climate changes to date will impact forest composition, but long generation times of tropical trees mean that biodiversity change is lagging behind climate change.

Abstract While Amazonian forests are extraordinarily diverse, the abundance of trees is skewed strongly towards relatively few ‘hyperdominant’ species. In addition to their diversity, Amazonian trees are a key component of the global carbon cycle, assimilating and storing more carbon than any other ecosystem on Earth. Here we ask, using a unique data set of 530 forest plots, if the functions of storing and producing woody carbon are concentrated in a small number of tree species, whether the most abundant species also dominate carbon cycling, and whether dominant species are characterized by specific functional traits. We find that dominance of forest function is even more concentrated in a few species than is dominance of tree abundance, with only ≈1% of Amazon tree species responsible for 50% of carbon storage and productivity. Although those species that contribute most to biomass and productivity are often abundant, species maximum size is also influential, while the identity and ranking of dominant species varies by function and by region.

Summary Amazonian droughts are predicted to become increasingly frequent and intense, and the vulnerability of Amazonian trees has become increasingly documented. However, little is known about the physiological mechanisms and the diversity of drought tolerance of tropical trees due to the lack of quantitative measurements. Leaf water potential at wilting or turgor loss point (π tlp ) is a determinant of the tolerance of leaves to drought stress and contributes to plant‐level physiological drought tolerance. Recently, it has been demonstrated that leaf osmotic water potential at full hydration (π o ) is tightly correlated with π tlp . Estimating π tlp from osmometer measurements of π o is much faster than the standard pressure–volume curve approach of π tlp determination. We used this technique to estimate π tlp for 165 trees of 71 species, at three sites within forests in French Guiana. Our data set represents a significant increase in available data for this trait for tropical tree species. Tropical trees showed a wider range of drought tolerance than previously found in the literature, π tlp ranging from −1·4 to −3·2 MP a. This range likely corresponds in part to adaptation and acclimation to occasionally extreme droughts during the dry season. Leaf‐level drought tolerance varied across species, in agreement with the available published observations of species variation in drought‐induced mortality. On average, species with a more negative π tlp (i.e. with greater leaf‐level drought tolerance) occurred less frequently across the region than drought‐sensitive species. Across individuals, π tlp correlated positively but weakly with leaf toughness ( R 2 = 0·22, P = 0·04) and leaf thickness ( R 2 = 0·03, P = 0·03). No correlation was detected with other functional traits (leaf mass per area, leaf area, nitrogen or carbon concentrations, carbon isotope ratio, sapwood density or bark thickness). The variability in π tlp among species indicates a potential for highly diverse species responses to drought within given forest communities. Given the weak correlations between π tlp and traditionally measured plant functional traits, vegetation models seeking to predict forest response to drought should integrate improved quantification of comparative drought tolerance among tree species.

Trees structure the Earth's most biodiverse ecosystem, tropical forests. The vast number of tree species presents a formidable challenge to understanding these forests, including their response to environmental change, as very little is known about most tropical tree species. A focus on the common species may circumvent this challenge. Here we investigate abundance patterns of common tree species using inventory data on 1,003,805 trees with trunk diameters of at least 10 cm across 1,568 locations1-6 in closed-canopy, structurally intact old-growth tropical forests in Africa, Amazonia and Southeast Asia. We estimate that 2.2%, 2.2% and 2.3% of species comprise 50% of the tropical trees in these regions, respectively. Extrapolating across all closed-canopy tropical forests, we estimate that just 1,053 species comprise half of Earth's 800 billion tropical trees with trunk diameters of at least 10 cm. Despite differing biogeographic, climatic and anthropogenic histories7, we find notably consistent patterns of common species and species abundance distributions across the continents. This suggests that fundamental mechanisms of tree community assembly may apply to all tropical forests. Resampling analyses show that the most common species are likely to belong to a manageable list of known species, enabling targeted efforts to understand their ecology. Although they do not detract from the importance of rare species, our results open new opportunities to understand the world's most diverse forests, including modelling their response to environmental change, by focusing on the common species that constitute the majority of their trees.

Abstract The fundamental value of universal nomenclatural systems in biology is that they enable unambiguous scientific communication. However, the stability of these systems is threatened by recent discussions asking for a fairer nomenclature, raising the possibility of bulk revision processes for “inappropriate” names. It is evident that such proposals come from very deep feelings, but we show how they can irreparably damage the foundation of biological communication and, in turn, the sciences that depend on it. There are four essential consequences of objective codes of nomenclature: universality, stability, neutrality, and transculturality. These codes provide fair and impartial guides to the principles governing biological nomenclature and allow unambiguous universal communication in biology. Accordingly, no subjective proposals should be allowed to undermine them.

Abstract Leaf and wood functional traits of trees are related to growth, reproduction, and survival, but the degree of phylogenetic conservatism in these relationships is largely unknown. In this study, we describe the variability of strategies involving leaf, wood and demographic characteristics for tree genera distributed across the Amazon Region, and quantify phylogenetic signal for the characteristics and their relationships. Leaf and wood traits are aligned with demographic variables along two main axes of variation. The first axis represents the coordination of leaf traits describing resource uptake and use, wood density, seed mass, and survival. The second axis represents the coordination between size and growth. Both axes show strong phylogenetic signal, suggesting a constrained evolution influenced by ancestral values, yet the second axis also has an additional, substantial portion of its variation that is driven by functional correlations unrelated to phylogeny, suggesting simultaneously higher evolutionary lability and coordination. Synthesis . Our results suggest that life history strategies of tropical trees are generally phylogenetically conserved, but that tree lineages may have some capability of responding to environmental changes by modulating their growth and size. Overall, we provide the largest‐scale synopsis of functional characteristics of Amazonian trees, showing substantial nuance in the evolutionary patterns of individual characteristics and their relationships. Read the free Plain Language Summary for this article on the Journal blog.

Abstract Tropical peatlands are among the most carbon-dense terrestrial ecosystems yet recorded. Collectively, they comprise a large but highly uncertain reservoir of the global carbon cycle, with wide-ranging estimates of their global area (441 025–1700 000 km 2 ) and below-ground carbon storage (105–288 Pg C). Substantial gaps remain in our understanding of peatland distribution in some key regions, including most of tropical South America. Here we compile 2413 ground reference points in and around Amazonian peatlands and use them alongside a stack of remote sensing products in a random forest model to generate the first field-data-driven model of peatland distribution across the Amazon basin. Our model predicts a total Amazonian peatland extent of 251 015 km 2 (95th percentile confidence interval: 128 671–373 359), greater than that of the Congo basin, but around 30% smaller than a recent model-derived estimate of peatland area across Amazonia. The model performs relatively well against point observations but spatial gaps in the ground reference dataset mean that model uncertainty remains high, particularly in parts of Brazil and Bolivia. For example, we predict significant peatland areas in northern Peru with relatively high confidence, while peatland areas in the Rio Negro basin and adjacent south-western Orinoco basin which have previously been predicted to hold Campinarana or white sand forests, are predicted with greater uncertainty. Similarly, we predict large areas of peatlands in Bolivia, surprisingly given the strong climatic seasonality found over most of the country. Very little field data exists with which to quantitatively assess the accuracy of our map in these regions. Data gaps such as these should be a high priority for new field sampling. This new map can facilitate future research into the vulnerability of peatlands to climate change and anthropogenic impacts, which is likely to vary spatially across the Amazon basin.

Abstract In a time of rapid global change, the question of what determines patterns in species abundance distribution remains a priority for understanding the complex dynamics of ecosystems. The constrained maximization of information entropy provides a framework for the understanding of such complex systems dynamics by a quantitative analysis of important constraints via predictions using least biased probability distributions. We apply it to over two thousand hectares of Amazonian tree inventories across seven forest types and thirteen functional traits, representing major global axes of plant strategies. Results show that constraints formed by regional relative abundances of genera explain eight times more of local relative abundances than constraints based on directional selection for specific functional traits, although the latter does show clear signals of environmental dependency. These results provide a quantitative insight by inference from large-scale data using cross-disciplinary methods, furthering our understanding of ecological dynamics.