Summary Recent studies have demonstrated a need for increased rigour in building and evaluating ecological niche models ( ENM s) based on presence‐only occurrence data. Two major goals are to balance goodness‐of‐fit with model complexity (e.g. by ‘tuning’ model settings) and to evaluate models with spatially independent data. These issues are especially critical for data sets suffering from sampling bias, and for studies that require transferring models across space or time (e.g. responses to climate change or spread of invasive species). Efficient implementation of procedures to accomplish these goals, however, requires automation. We developed ENM eval , an R package that: (i) creates data sets for k ‐fold cross‐validation using one of several methods for partitioning occurrence data (including options for spatially independent partitions), (ii) builds a series of candidate models using Maxent with a variety of user‐defined settings and (iii) provides multiple evaluation metrics to aid in selecting optimal model settings. The six methods for partitioning data are n −1 jackknife, random k ‐folds ( = bins), user‐specified folds and three methods of masked geographically structured folds. ENM eval quantifies six evaluation metrics: the area under the curve of the receiver‐operating characteristic plot for test localities ( AUC TEST ), the difference between training and testing AUC ( AUC DIFF ), two different threshold‐based omission rates for test localities and the Akaike information criterion corrected for small sample sizes ( AIC c). We demonstrate ENM eval by tuning model settings for eight tree species of the genus Coccoloba in Puerto Rico based on AIC c. Evaluation metrics varied substantially across model settings, and models selected with AIC c differed from default ones. In summary, ENMeval facilitates the production of better ENM s and should promote future methodological research on many outstanding issues.

An analysis of above-ground biomass recovery during secondary succession in forest sites and plots, covering the major environmental gradients in the Neotropics. More than half the world's tropical forests are the product of secondary growth, following anthropogenic disturbance. It is therefore important to know how quickly these secondary forests recover sufficiently to provide ecosystem services equivalent to those of old-growth forest. These authors focus on carbon sequestration in Neotropical forests, and find that carbon uptake is much higher than in old-growth forest, allowing recovery to 90% of the carbon stocks in an average of 66 years, but there is also wide variation in recovery potential. This knowledge could help assess the implications of forest loss — and potential for recovery — in different areas. Land-use change occurs nowhere more rapidly than in the tropics, where the imbalance between deforestation and forest regrowth has large consequences for the global carbon cycle1. However, considerable uncertainty remains about the rate of biomass recovery in secondary forests, and how these rates are influenced by climate, landscape, and prior land use2,3,4. Here we analyse aboveground biomass recovery during secondary succession in 45 forest sites and about 1,500 forest plots covering the major environmental gradients in the Neotropics. The studied secondary forests are highly productive and resilient. Aboveground biomass recovery after 20 years was on average 122 megagrams per hectare (Mg ha−1), corresponding to a net carbon uptake of 3.05 Mg C ha−1 yr−1, 11 times the uptake rate of old-growth forests. Aboveground biomass stocks took a median time of 66 years to recover to 90% of old-growth values. Aboveground biomass recovery after 20 years varied 11.3-fold (from 20 to 225 Mg ha−1) across sites, and this recovery increased with water availability (higher local rainfall and lower climatic water deficit). We present a biomass recovery map of Latin America, which illustrates geographical and climatic variation in carbon sequestration potential during forest regrowth. The map will support policies to minimize forest loss in areas where biomass resilience is naturally low (such as seasonally dry forest regions) and promote forest regeneration and restoration in humid tropical lowland areas with high biomass resilience.

Data from millions of trees in thousands of locations are used to show that certain key traits affect competitive ability in predictable ways, and that there are trade-offs between traits that favour growth with and without competition. The properties of plants affect their physiology in predictable and consistent ways, but it is not clear if this can be extended to effects on ecological competitiveness. Georges Kunstler et al. assemble data from three million trees, 140,000 forest growth plots, and many vegetation types worldwide to show that certain key traits affect competitive ability in predictable ways, and that there are trade-offs between traits that favour growth with, and without, competition. Elsewhere in this issue of Nature, Sandra Díaz et al. analyse a comprehensive database mapping worldwide variation in six traits critical to growth, survival and reproduction of vascular plants and arrive at a detailed quantitative global picture of plant functional diversity. Phenotypic traits and their associated trade-offs have been shown to have globally consistent effects on individual plant physiological functions1,2,3, but how these effects scale up to influence competition, a key driver of community assembly in terrestrial vegetation, has remained unclear4. Here we use growth data from more than 3 million trees in over 140,000 plots across the world to show how three key functional traits—wood density, specific leaf area and maximum height—consistently influence competitive interactions. Fast maximum growth of a species was correlated negatively with its wood density in all biomes, and positively with its specific leaf area in most biomes. Low wood density was also correlated with a low ability to tolerate competition and a low competitive effect on neighbours, while high specific leaf area was correlated with a low competitive effect. Thus, traits generate trade-offs between performance with competition versus performance without competition, a fundamental ingredient in the classical hypothesis that the coexistence of plant species is enabled via differentiation in their successional strategies5. Competition within species was stronger than between species, but an increase in trait dissimilarity between species had little influence in weakening competition. No benefit of dissimilarity was detected for specific leaf area or wood density, and only a weak benefit for maximum height. Our trait-based approach to modelling competition makes generalization possible across the forest ecosystems of the world and their highly diverse species composition.

Models reveal the high carbon mitigation potential of tropical forest regeneration.

Does the intensification of agriculture reduce cultivated areas and, in so doing, spare some lands by concentrating production on other lands? Such sparing is important for many reasons, among them the enhanced abilities of released lands to sequester carbon and provide other environmental services. Difficulties measuring the extent of spared land make it impossible to investigate fully the hypothesized causal chain from agricultural intensification to declines in cultivated areas and then to increases in spared land. We analyze the historical circumstances in which rising yields have been accompanied by declines in cultivated areas, thereby leading to land-sparing. We use national-level United Nations Food and Agricultural Organization data on trends in cropland from 1970–2005, with particular emphasis on the 1990–2005 period, for 10 major crop types. Cropland has increased more slowly than population during this period, but paired increases in yields and declines in cropland occurred infrequently, both globally and nationally. Agricultural intensification was not generally accompanied by decline or stasis in cropland area at a national scale during this time period, except in countries with grain imports and conservation set-aside programs. Future projections of cropland abandonment and ensuing environmental services cannot be assumed without explicit policy intervention.

Abstract Aim Tropical forests store 25% of global carbon and harbour 96% of the world's tree species, but it is not clear whether this high biodiversity matters for carbon storage. Few studies have teased apart the relative importance of forest attributes and environmental drivers for ecosystem functioning, and no such study exists for the tropics. Location Neotropics. Methods We relate aboveground biomass ( AGB ) to forest attributes (diversity and structure) and environmental drivers (annual rainfall and soil fertility) using data from 144,000 trees, 2050 forest plots and 59 forest sites. The sites span the complete latitudinal and climatic gradients in the lowland Neotropics, with rainfall ranging from 750 to 4350 mm year −1 . Relationships were analysed within forest sites at scales of 0.1 and 1 ha and across forest sites along large‐scale environmental gradients. We used a structural equation model to test the hypothesis that species richness, forest structural attributes and environmental drivers have independent, positive effects on AGB . Results Across sites, AGB was most strongly driven by rainfall, followed by average tree stem diameter and rarefied species richness, which all had positive effects on AGB . Our indicator of soil fertility (cation exchange capacity) had a negligible effect on AGB , perhaps because we used a global soil database. Taxonomic forest attributes (i.e. species richness, rarefied richness and Shannon diversity) had the strongest relationships with AGB at small spatial scales, where an additional species can still make a difference in terms of niche complementarity, while structural forest attributes (i.e. tree density and tree size) had strong relationships with AGB at all spatial scales. Main conclusions Biodiversity has an independent, positive effect on AGB and ecosystem functioning, not only in relatively simple temperate systems but also in structurally complex hyperdiverse tropical forests. Biodiversity conservation should therefore be a key component of the UN Reducing Emissions from Deforestation and Degradation strateg y.

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.