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 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.

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

Abstract Aim Palms are an iconic, diverse and often abundant component of tropical ecosystems that provide many ecosystem services. Being monocots, tree palms are evolutionarily, morphologically and physiologically distinct from other trees, and these differences have important consequences for ecosystem services (e.g., carbon sequestration and storage) and in terms of responses to climate change. We quantified global patterns of tree palm relative abundance to help improve understanding of tropical forests and reduce uncertainty about these ecosystems under climate change. Location Tropical and subtropical moist forests. Time period Current. Major taxa studied Palms (Arecaceae). Methods We assembled a pantropical dataset of 2,548 forest plots (covering 1,191 ha) and quantified tree palm (i.e., ≥10 cm diameter at breast height) abundance relative to co‐occurring non‐palm trees. We compared the relative abundance of tree palms across biogeographical realms and tested for associations with palaeoclimate stability, current climate, edaphic conditions and metrics of forest structure. Results On average, the relative abundance of tree palms was more than five times larger between Neotropical locations and other biogeographical realms. Tree palms were absent in most locations outside the Neotropics but present in >80% of Neotropical locations. The relative abundance of tree palms was more strongly associated with local conditions (e.g., higher mean annual precipitation, lower soil fertility, shallower water table and lower plot mean wood density) than metrics of long‐term climate stability. Life‐form diversity also influenced the patterns; palm assemblages outside the Neotropics comprise many non‐tree (e.g., climbing) palms. Finally, we show that tree palms can influence estimates of above‐ground biomass, but the magnitude and direction of the effect require additional work. Conclusions Tree palms are not only quintessentially tropical, but they are also overwhelmingly Neotropical. Future work to understand the contributions of tree palms to biomass estimates and carbon cycling will be particularly crucial in Neotropical forests.

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.

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 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.