Fungal endophytes are ubiquitous fungi that inhabit healthy plant tissues without causing disease. Endophytes have been found in every plant species examined to date and may be important, but often overlooked, components of fungal biodiversity. In two sites in a lowland, moist tropical forest of central Panama, we quantified endophyte colonization patterns, richness, host preference, and spatial variation in healthy leaves of two co‐occurring, understory tree species [ Heisteria concinna (Olacaceae) and Ouratea lucens (Ochnaceae)]. From 83 leaves, all of which were colonized by endophytes, we isolated 418 endophyte morphospecies (estimated 347 genetically distinct taxa), most of which were represented by only a single isolate (59%). Among morphospecies encountered in more than one leaf (nonsingletons), we found evidence of host preference and spatial heterogeneity using both morphospecies frequencies and presence/absence records. Based on these data, we postulate that tropical endophytes themselves may be hyperdiverse and suggest that extrapolative estimates that exclude them will markedly underestimate fungal species diversity.

Abstract Introduced plant populations lose interactions with enemies, mutualists and competitors from their native ranges, and gain interactions with new species, under new abiotic conditions. From a biogeographical perspective, differences in the assemblage of interacting species, as well as in abiotic conditions, may explain the demographic success of the introduced plant populations relative to conspecifics in their native range. Within invaded communities, the new interactions and conditions experienced by the invader may influence both its demographic success and its effects on native biodiversity. Here, we examine indirect effects involving enemies, mutualists and competitors of introduced plants, and effects of abiotic conditions on biotic interactions. We then synthesize ideas building on Darwin's idea that the kinds of new interactions gained by an introduced population will depend on its relatedness to native populations. This yields a heuristic framework to explain how biotic interactions and abiotic conditions influence invader success. We conclude that species introductions generally alter plants’ interactions with enemies, mutualists and competitors, and that there is increasing evidence that these altered interactions jointly influence the success of introduced populations.

What determines which plant species are susceptible to a given plant pathogen is poorly understood. Experimental inoculations with fungal pathogens of plant leaves in a tropical rain forest show that most fungal pathogens are polyphagous but that most plant species in a local community are resistant to any given pathogen. The likelihood that a pathogen can infect two plant species decreases continuously with phylogenetic distance between the plants, even to ancient evolutionary distances. This phylogenetic signal in host range allows us to predict the likely host range of plant pathogens in a local community, providing an important tool for plant ecology, design of agronomic systems, quarantine regulations in international trade, and risk analysis of biological control agents. In particular, the results suggest that the rate of spread and ecological impacts of a disease through a natural plant community will depend strongly on the phylogenetic structure of the community itself and that current regulatory approaches strongly underestimate the local risks of global movement of plant pathogens or their hosts.

Abstract Aim To examine the contribution of large‐diameter trees to biomass, stand structure, and species richness across forest biomes. Location Global. Time period Early 21st century. Major taxa studied Woody plants. Methods We examined the contribution of large trees to forest density, richness and biomass using a global network of 48 large (from 2 to 60 ha) forest plots representing 5,601,473 stems across 9,298 species and 210 plant families. This contribution was assessed using three metrics: the largest 1% of trees ≥ 1 cm diameter at breast height (DBH), all trees ≥ 60 cm DBH, and those rank‐ordered largest trees that cumulatively comprise 50% of forest biomass. Results Averaged across these 48 forest plots, the largest 1% of trees ≥ 1 cm DBH comprised 50% of aboveground live biomass, with hectare‐scale standard deviation of 26%. Trees ≥ 60 cm DBH comprised 41% of aboveground live tree biomass. The size of the largest trees correlated with total forest biomass ( r 2 = .62, p < .001). Large‐diameter trees in high biomass forests represented far fewer species relative to overall forest richness ( r 2 = .45, p < .001). Forests with more diverse large‐diameter tree communities were comprised of smaller trees ( r 2 = .33, p < .001). Lower large‐diameter richness was associated with large‐diameter trees being individuals of more common species ( r 2 = .17, p = .002). The concentration of biomass in the largest 1% of trees declined with increasing absolute latitude ( r 2 = .46, p < .001), as did forest density ( r 2 = .31, p < .001). Forest structural complexity increased with increasing absolute latitude ( r 2 = .26, p < .001). Main conclusions Because large‐diameter trees constitute roughly half of the mature forest biomass worldwide, their dynamics and sensitivities to environmental change represent potentially large controls on global forest carbon cycling. We recommend managing forests for conservation of existing large‐diameter trees or those that can soon reach large diameters as a simple way to conserve and potentially enhance ecosystem services.

Rare species may have an advantage in a community by suffering less from disease; here it is shown that, because pathogens are shared among species, it is not just the abundance of a particular species but the structure of the whole community that affects exposure to disease. One advantage that rare species have in a community is that they may suffer less from disease — and pathogen pressure increases as a host species becomes more abundant. In a study of a Californian grassland habitat, Ingrid Parker et al. demonstrate that the structure of the whole community also influences exposure to disease. They show that plants suffer more disease when they have evolutionarily close species around them, reflecting the fact that many pathogens can attack several species, and as they move from host to host they tend to favour species that are closely related. The authors develop a model to predict the incidence of disease in different species of plants in natural communities, and successfully predict the degree of disease pressure on newly introduced plant species. They also show that this phylogenetically distant species advantage might contribute to the invasiveness of introduced species. Pathogens play an important part in shaping the structure and dynamics of natural communities, because species are not affected by them equally1,2. A shared goal of ecology and epidemiology is to predict when a species is most vulnerable to disease. A leading hypothesis asserts that the impact of disease should increase with host abundance, producing a ‘rare-species advantage’3,4,5. However, the impact of a pathogen may be decoupled from host abundance, because most pathogens infect more than one species, leading to pathogen spillover onto closely related species6,7. Here we show that the phylogenetic and ecological structure of the surrounding community can be important predictors of disease pressure. We found that the amount of tissue lost to disease increased with the relative abundance of a species across a grassland plant community, and that this rare-species advantage had an additional phylogenetic component: disease pressure was stronger on species with many close relatives. We used a global model of pathogen sharing as a function of relatedness between hosts, which provided a robust predictor of relative disease pressure at the local scale. In our grassland, the total amount of disease was most accurately explained not by the abundance of the focal host alone, but by the abundance of all species in the community weighted by their phylogenetic distance to the host. Furthermore, the model strongly predicted observed disease pressure for 44 novel host species we introduced experimentally to our study site, providing evidence for a mechanism to explain why phylogenetically rare species are more likely to become invasive when introduced8,9. Our results demonstrate how the phylogenetic and ecological structure of communities can have a key role in disease dynamics, with implications for the maintenance of biodiversity, biotic resistance against introduced weeds, and the success of managed plants in agriculture and forestry.

Numerous studies have shown reduced performance in plants that are surrounded by neighbours of the same species1,2, a phenomenon known as conspecific negative density dependence (CNDD)3. A long-held ecological hypothesis posits that CNDD is more pronounced in tropical than in temperate forests4,5, which increases community stabilization, species coexistence and the diversity of local tree species6,7. Previous analyses supporting such a latitudinal gradient in CNDD8,9 have suffered from methodological limitations related to the use of static data10-12. Here we present a comprehensive assessment of latitudinal CNDD patterns using dynamic mortality data to estimate species-site-specific CNDD across 23 sites. Averaged across species, we found that stabilizing CNDD was present at all except one site, but that average stabilizing CNDD was not stronger toward the tropics. However, in tropical tree communities, rare and intermediate abundant species experienced stronger stabilizing CNDD than did common species. This pattern was absent in temperate forests, which suggests that CNDD influences species abundances more strongly in tropical forests than it does in temperate ones13. We also found that interspecific variation in CNDD, which might attenuate its stabilizing effect on species diversity14,15, was high but not significantly different across latitudes. Although the consequences of these patterns for latitudinal diversity gradients are difficult to evaluate, we speculate that a more effective regulation of population abundances could translate into greater stabilization of tropical tree communities and thus contribute to the high local diversity of tropical forests.

Novel methods for sampling and characterizing biodiversity hold great promise for re-evaluating patterns of life across the planet. The sampling of airborne spores with a cyclone sampler, and the sequencing of their DNA, have been suggested as an efficient and well-calibrated tool for surveying fungal diversity across various environments. Here we present data originating from the Global Spore Sampling Project, comprising 2,768 samples collected during two years at 47 outdoor locations across the world. Each sample represents fungal DNA extracted from 24 m

Abstract Fungi are among the most diverse and ecologically important kingdoms in life. However, the distributional ranges of fungi remain largely unknown as do the ecological mechanisms that shape their distributions 1,2 . To provide an integrated view of the spatial and seasonal dynamics of fungi, we implemented a globally distributed standardized aerial sampling of fungal spores 3 . The vast majority of operational taxonomic units were detected within only one climatic zone, and the spatiotemporal patterns of species richness and community composition were mostly explained by annual mean air temperature. Tropical regions hosted the highest fungal diversity except for lichenized, ericoid mycorrhizal and ectomycorrhizal fungi, which reached their peak diversity in temperate regions. The sensitivity in climatic responses was associated with phylogenetic relatedness, suggesting that large-scale distributions of some fungal groups are partially constrained by their ancestral niche. There was a strong phylogenetic signal in seasonal sensitivity, suggesting that some groups of fungi have retained their ancestral trait of sporulating for only a short period. Overall, our results show that the hyperdiverse kingdom of fungi follows globally highly predictable spatial and temporal dynamics, with seasonality in both species richness and community composition increasing with latitude. Our study reports patterns resembling those described for other major groups of organisms, thus making a major contribution to the long-standing debate on whether organisms with a microbial lifestyle follow the global biodiversity paradigms known for macroorganisms 4,5 .

The microbiomes of plants can modulate the impacts of pests, including through interactions with microbiomes of pathogen vectors such as ambrosia beetles. While physical and chemical traits of plant hosts are known to affect beetle-carried microbes, how beetle and host microbiomes interact is seldom explored. We aimed to determine whether wood-inhabiting endophytes mediate host susceptibility to Fusarium dieback, an emergent tree disease complex that includes ambrosia beetle vectors. We studied three competent host tree species (Persea americana, Salix spp., Platanus racemosa) common in disease hot spots in agricultural and wildland habitats. Using culturing methods, we compared wood microbiomes of 319 attacked and 133 non-attacked trees across a network of 47 beetle-infested and 41 non-infested plots in southern California, USA. We conducted 1,148 in vitro assays to evaluate antagonism by wood-inhabiting endophytic fungi (60 species) and bacteria (40 species) to the Fusarium pathogens, finding 15 fungal and 11 bacterial species with clear antagonism to the pathogen. Such wood endophytes may potentially protect tree hosts as biological control agents. Antagonistic microbes were more common in attacked trees than in non-attacked trees, suggesting the abundance of antagonistic fungi and bacteria in the wood is insufficient to determine host susceptibility to attack or they are enriched in attacked trees. Wood-inhabiting microbial communities were consistently different between cultivated P. americana and wildland tree species, as there were some differences based on host attack status. Differences between attacked and non-attacked trees were reflected in different microbial consortia rather than the abundance of individual, antagonistic microbial species.

Abstract The future trajectory of global forests is closely intertwined with tree demography, and a major fundamental goal in ecology is to understand the key mechanisms governing spatial-temporal patterns in tree population dynamics. While historical research has made substantial progress in identifying the mechanisms individually, their relative importance among forests remains unclear mainly due to practical limitations. One approach is to group mechanisms according to their shared effects on the variability of tree vital rates and to quantify patterns therein. We developed a conceptual and statistical framework (variance partitioning of Bayesian multilevel models) that attributes the variability in tree growth, mortality, and recruitment to variation in species, space, and time, and their interactions, categories we refer to as organising principles (OPs). We applied the framework to data from 21 forest plots covering more than 2.9 million trees of approximately 6,500 species. We found that differences among species, the species OP, proved a major source of variability in tree vital rates, explaining 28-33% of demographic variance alone, and in interaction with space 14-17%, totalling 40-43%. The average variability among species declined with species richness across forests, indicating that diverse forests featured smaller interspecific differences in vital rates supporting the theory that the range of vital rates is similar across global forests. Decomposing the variance in vital rates into the proposed OPs showed that taxonomy is crucial to predicting and understanding tree demography on large forest plots. A focus on how variance is organized in forests can facilitate the construction of more targeted models with clearer expectations of which covariates might drive a vital rate. This study therefore highlights the most promising avenues for future research, both in terms of understanding the relative contributions of groups of mechanisms to forest demography and diversity, and for improving projections of forest ecosystems.