Structurally intact tropical forests sequestered about half of the global terrestrial carbon uptake over the 1990s and early 2000s, removing about 15 per cent of anthropogenic carbon dioxide emissions1–3. Climate-driven vegetation models typically predict that this tropical forest ‘carbon sink’ will continue for decades4,5. Here we assess trends in the carbon sink using 244 structurally intact African tropical forests spanning 11 countries, compare them with 321 published plots from Amazonia and investigate the underlying drivers of the trends. The carbon sink in live aboveground biomass in intact African tropical forests has been stable for the three decades to 2015, at 0.66 tonnes of carbon per hectare per year (95 per cent confidence interval 0.53–0.79), in contrast to the long-term decline in Amazonian forests6. Therefore the carbon sink responses of Earth’s two largest expanses of tropical forest have diverged. The difference is largely driven by carbon losses from tree mortality, with no detectable multi-decadal trend in Africa and a long-term increase in Amazonia. Both continents show increasing tree growth, consistent with the expected net effect of rising atmospheric carbon dioxide and air temperature7–9. Despite the past stability of the African carbon sink, our most intensively monitored plots suggest a post-2010 increase in carbon losses, delayed compared to Amazonia, indicating asynchronous carbon sink saturation on the two continents. A statistical model including carbon dioxide, temperature, drought and forest dynamics accounts for the observed trends and indicates a long-term future decline in the African sink, whereas the Amazonian sink continues to weaken rapidly. Overall, the uptake of carbon into Earth’s intact tropical forests peaked in the 1990s. Given that the global terrestrial carbon sink is increasing in size, independent observations indicating greater recent carbon uptake into the Northern Hemisphere landmass10 reinforce our conclusion that the intact tropical forest carbon sink has already peaked. This saturation and ongoing decline of the tropical forest carbon sink has consequences for policies intended to stabilize Earth’s climate. Unlike Amazonian forests, African forests have maintained their carbon sink until recently but by 2030 the African carbon sink will have shrunk by 14 per cent and the Amazonian sink will reach almost zero.

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 Tropical forests are global centres of biodiversity and carbon storage. Many tropical countries aspire to protect forest to fulfil biodiversity and climate mitigation policy targets, but the conservation strategies needed to achieve these two functions depend critically on the tropical forest tree diversity-carbon storage relationship. Assessing this relationship is challenging due to the scarcity of inventories where carbon stocks in aboveground biomass and species identifications have been simultaneously and robustly quantified. Here, we compile a unique pan-tropical dataset of 360 plots located in structurally intact old-growth closed-canopy forest, surveyed using standardised methods, allowing a multi-scale evaluation of diversity-carbon relationships in tropical forests. Diversity-carbon relationships among all plots at 1 ha scale across the tropics are absent, and within continents are either weak (Asia) or absent (Amazonia, Africa). A weak positive relationship is detectable within 1 ha plots, indicating that diversity effects in tropical forests may be scale dependent. The absence of clear diversity-carbon relationships at scales relevant to conservation planning means that carbon-centred conservation strategies will inevitably miss many high diversity ecosystems. As tropical forests can have any combination of tree diversity and carbon stocks both require explicit consideration when optimising policies to manage tropical carbon and biodiversity.

Thermal sensitivity of tropical trees A key uncertainty in climate change models is the thermal sensitivity of tropical forests and how this value might influence carbon fluxes. Sullivan et al. measured carbon stocks and fluxes in permanent forest plots distributed globally. This synthesis of plot networks across climatic and biogeographic gradients shows that forest thermal sensitivity is dominated by high daytime temperatures. This extreme condition depresses growth rates and shortens the time that carbon resides in the ecosystem by killing trees under hot, dry conditions. The effect of temperature is worse above 32°C, and a greater magnitude of climate change thus risks greater loss of tropical forest carbon stocks. Nevertheless, forest carbon stocks are likely to remain higher under moderate climate change if they are protected from direct impacts such as clearance, logging, or fires. Science , this issue p. 869

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 Increasing attention is being paid to the carbon sequestration and storage services provided by coastal blue carbon ecosystems such as saltmarshes. Sites restored by managed realignment, where existing sea walls are breached to reinstate tidal inundation to the land behind, have considerable potential to accumulate carbon through deposition of sediment brought in by the tide and burial of vegetation in the site. While this potential has been recognised, it is not yet a common motivating factor for saltmarsh restoration, partly due to uncertainties about the rate of carbon accumulation and how this balances against the greenhouse gases emitted during site construction. We use a combination of field measurements over four years and remote sensing to quantify carbon accumulation at a large managed realignment site, Steart Marshes, UK. Sediment accumulated rapidly at Steart Marshes (mean of 75 mm yr -1 ) and had a high carbon content (4.4% total carbon, 2.2% total organic carbon), resulting in carbon accumulation of 36.6 t ha -1 yr -1 total carbon (19.4 t ha - 1 yr -1 total organic carbon). This rate of carbon accumulation is an order of magnitude higher than reported in many other restored saltmarshes, and is higher although more similar to values previously reported from another hypertidal system (Bay of Fundy, Canada). The estimated carbon emissions associated with the construction of the site were ∼2-4% of the observed carbon accumulation during the study period, supporting the view that managed realignment projects in such settings are likely to have significant carbon accumulation benefits. We outline further considerations that are needed to move towards a full carbon budget for saltmarsh restoration.

Abstract Mountain regions are particularly vulnerable to climate change impacts. Yet, little is known about local adaptation responses in African mountain regions, especially if these are incremental or transformational. First, using household questionnaires, we interviewed 1,500 farmers across ten African mountain regions to investigate perceived climate change impacts and adaptation responses. Second, through a reflective process involving all co-authors, we identified: (1) main constraints and opportunities for adaptation, and (2) if adaptation was incremental or transformational. Questionnaire data show that farmers in all sites perceive multiple impacts, and that they mostly respond by intensifying farming practices and using off-farm labour. We established that, while several constraints were shared across sites, others were context specific; and that adaptation was mostly incremental, but that certain attributes (for example, social capital) made three sites in East Africa slightly more transformational.