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.

Significance People are fascinated by the amazing diversity of tropical forests and will be surprised to learn that robust estimates of the number of tropical tree species are lacking. We show that there are at least 40,000, but possibly more than 53,000, tree species in the tropics, in contrast to only 124 across temperate Europe. Almost all tropical tree species are restricted to their respective continents, and the Indo-Pacific region appears to be as species-rich as tropical America, with each of these two regions being almost five times as rich in tree species as African tropical forests. Our study shows that most tree species are extremely rare, meaning that they may be under serious risk of extinction at current deforestation rates.

Summary The relationship between species richness and ecosystem function, as measured by productivity or biomass, is of long‐standing theoretical and practical interest in ecology. This is especially true for forests, which represent a majority of global biomass, productivity and biodiversity. Here, we conduct an analysis of relationships between tree species richness, biomass and productivity in 25 forest plots of area 8–50 ha from across the world. The data were collected using standardized protocols, obviating the need to correct for methodological differences that plague many studies on this topic. We found that at very small spatial grains (0.04 ha) species richness was generally positively related to productivity and biomass within plots, with a doubling of species richness corresponding to an average 48% increase in productivity and 53% increase in biomass. At larger spatial grains (0.25 ha, 1 ha), results were mixed, with negative relationships becoming more common. The results were qualitatively similar but much weaker when we controlled for stem density: at the 0.04 ha spatial grain, a doubling of species richness corresponded to a 5% increase in productivity and 7% increase in biomass. Productivity and biomass were themselves almost always positively related at all spatial grains. Synthesis . This is the first cross‐site study of the effect of tree species richness on forest biomass and productivity that systematically varies spatial grain within a controlled methodology. The scale‐dependent results are consistent with theoretical models in which sampling effects and niche complementarity dominate at small scales, while environmental gradients drive patterns at large scales. Our study shows that the relationship of tree species richness with biomass and productivity changes qualitatively when moving from scales typical of forest surveys (0.04 ha) to slightly larger scales (0.25 and 1 ha). This needs to be recognized in forest conservation policy and management.

Knowledge about the biogeographic affinities of the world's tropical forests helps to better understand regional differences in forest structure, diversity, composition, and dynamics. Such understanding will enable anticipation of region-specific responses to global environmental change. Modern phylogenies, in combination with broad coverage of species inventory data, now allow for global biogeographic analyses that take species evolutionary distance into account. Here we present a classification of the world's tropical forests based on their phylogenetic similarity. We identify five principal floristic regions and their floristic relationships: (i) Indo-Pacific, (ii) Subtropical, (iii) African, (iv) American, and (v) Dry forests. Our results do not support the traditional neo- versus paleotropical forest division but instead separate the combined American and African forests from their Indo-Pacific counterparts. We also find indications for the existence of a global dry forest region, with representatives in America, Africa, Madagascar, and India. Additionally, a northern-hemisphere Subtropical forest region was identified with representatives in Asia and America, providing support for a link between Asian and American northern-hemisphere forests.

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.

Populations of forest trees exhibit large temporal fluctuations, but little is known about the synchrony of these fluctuations across space, including their sign, magnitude, causes and characteristic scales. These have important implications for metapopulation persistence and theoretical community ecology. Using data from permanent forest plots spanning local, regional and global spatial scales, we measured spatial synchrony in tree population growth rates over sub-decadal and decadal timescales and explored the relationship of synchrony to geographical distance. Synchrony was high at local scales of less than 1 km, with estimated Pearson correlations of approximately 0.6–0.8 between species’ population growth rates across pairs of quadrats. Synchrony decayed by approximately 17–44% with each order of magnitude increase in distance but was still detectably positive at distances of 100 km and beyond. Dispersal cannot explain observed large-scale synchrony because typical seed dispersal distances (<100 m) are far too short to couple the dynamics of distant forests on decadal timescales. We attribute the observed synchrony in forest dynamics primarily to the effect of spatially synchronous environmental drivers (the Moran effect), in particular climate, although pests, pathogens and anthropogenic drivers may play a role for some species.