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.

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

Tropical secondary forests recover quickly (decades) in tree species richness but slowly (centuries) in species composition.

Tropical forests disappear rapidly because of deforestation, yet they have the potential to regrow naturally on abandoned lands. We analyze how 12 forest attributes recover during secondary succession and how their recovery is interrelated using 77 sites across the tropics. Tropical forests are highly resilient to low-intensity land use; after 20 years, forest attributes attain 78% (33 to 100%) of their old-growth values. Recovery to 90% of old-growth values is fastest for soil (<1 decade) and plant functioning (<2.5 decades), intermediate for structure and species diversity (2.5 to 6 decades), and slowest for biomass and species composition (>12 decades). Network analysis shows three independent clusters of attribute recovery, related to structure, species diversity, and species composition. Secondary forests should be embraced as a low-cost, natural solution for ecosystem restoration, climate change mitigation, and biodiversity conservation.

Abstract Forests are a substantial terrestrial carbon sink, but anthropogenic changes in land use and climate have considerably reduced the scale of this system 1 . Remote-sensing estimates to quantify carbon losses from global forests 2–5 are characterized by considerable uncertainty and we lack a comprehensive ground-sourced evaluation to benchmark these estimates. Here we combine several ground-sourced 6 and satellite-derived approaches 2,7,8 to evaluate the scale of the global forest carbon potential outside agricultural and urban lands. Despite regional variation, the predictions demonstrated remarkable consistency at a global scale, with only a 12% difference between the ground-sourced and satellite-derived estimates. At present, global forest carbon storage is markedly under the natural potential, with a total deficit of 226 Gt (model range = 151–363 Gt) in areas with low human footprint. Most (61%, 139 Gt C) of this potential is in areas with existing forests, in which ecosystem protection can allow forests to recover to maturity. The remaining 39% (87 Gt C) of potential lies in regions in which forests have been removed or fragmented. Although forests cannot be a substitute for emissions reductions, our results support the idea 2,3,9 that the conservation, restoration and sustainable management of diverse forests offer valuable contributions to meeting global climate and biodiversity targets.

Determining the drivers of non-native plant invasions is critical for managing native ecosystems and limiting the spread of invasive species1,2. Tree invasions in particular have been relatively overlooked, even though they have the potential to transform ecosystems and economies3,4. Here, leveraging global tree databases5-7, we explore how the phylogenetic and functional diversity of native tree communities, human pressure and the environment influence the establishment of non-native tree species and the subsequent invasion severity. We find that anthropogenic factors are key to predicting whether a location is invaded, but that invasion severity is underpinned by native diversity, with higher diversity predicting lower invasion severity. Temperature and precipitation emerge as strong predictors of invasion strategy, with non-native species invading successfully when they are similar to the native community in cold or dry extremes. Yet, despite the influence of these ecological forces in determining invasion strategy, we find evidence that these patterns can be obscured by human activity, with lower ecological signal in areas with higher proximity to shipping ports. Our global perspective of non-native tree invasion highlights that human drivers influence non-native tree presence, and that native phylogenetic and functional diversity have a critical role in the establishment and spread of subsequent invasions.

Abstract Aim Successional changes in functional diversity provide insights into community assembly by indicating how species are filtered into local communities based on their traits. Here, we assess successional changes in taxonomic and functional richness, evenness and redundancy along gradients of climate, soil pH and forest cover. Location Neotropics. Time period Last 0–100 years. Major taxa studied Trees. Methods We used 22 forest chronosequence studies and 676 plots across the Neotropics to analyse successional changes in Hill's taxonomic and functional diversity of trees, and how these successional changes vary with continental‐scale gradients in precipitation, soil pH and surrounding forest cover. Results Taxonomic and functional richness and functional redundancy increased, while taxonomic and functional evenness decreased over time. Functional richness and evenness changed strongly when not accounting for taxonomic richness, but changed more weakly after statistically accounting for taxonomic richness, indicating that changes in functional diversity are largely driven by taxonomic richness. Nevertheless, the successional increases in functional richness when correcting for taxonomic richness may indicate that environmental heterogeneity and limiting similarity increase during succession. The taxonomically‐independent successional decreases in functional evenness may indicate that stronger filtering and competition select for dominant species with similar trait values, while many rare species and traits are added to the community. Such filtering and competition may also lead to increased functional redundancy. The changes in taxonomically‐independent functional diversity varied with resource availability and were stronger in harsh, resource‐poor environments, but weak in benign, productive environments. Hence, in resource‐poor environments, environmental filtering and facilitation are important, whereas in productive environments, weaker abiotic filtering allows for high initial functional diversity and weak successional changes. Main conclusion We found that taxonomic and functional richness and functional redundancy increased and taxonomic and functional evenness decreased during succession, mainly caused by the increasing number of rare species and traits due to the arrival of new species and due to changing (a)biotic filters.