Terrestrial carbon stock mapping is important for the successful implementation of climate change mitigation policies. Its accuracy depends on the availability of reliable allometric models to infer oven-dry aboveground biomass of trees from census data. The degree of uncertainty associated with previously published pantropical aboveground biomass allometries is large. We analyzed a global database of directly harvested trees at 58 sites, spanning a wide range of climatic conditions and vegetation types (4004 trees ≥ 5 cm trunk diameter). When trunk diameter, total tree height, and wood specific gravity were included in the aboveground biomass model as covariates, a single model was found to hold across tropical vegetation types, with no detectable effect of region or environmental factors. The mean percent bias and variance of this model was only slightly higher than that of locally fitted models. Wood specific gravity was an important predictor of aboveground biomass, especially when including a much broader range of vegetation types than previous studies. The generic tree diameter–height relationship depended linearly on a bioclimatic stress variable E, which compounds indices of temperature variability, precipitation variability, and drought intensity. For cases in which total tree height is unavailable for aboveground biomass estimation, a pantropical model incorporating wood density, trunk diameter, and the variable E outperformed previously published models without height. However, to minimize bias, the development of locally derived diameter–height relationships is advised whenever possible. Both new allometric models should contribute to improve the accuracy of biomass assessment protocols in tropical vegetation types, and to advancing our understanding of architectural and evolutionary constraints on woody plant development.

The high alpha-diversity of tropical forests has been amply documented, but beta-diversity—how species composition changes with distance—has seldom been studied. We present quantitative estimates of beta-diversity for tropical trees by comparing species composition of plots in lowland terra firme forest in Panama, Ecuador, and Peru. We compare observations with predictions derived from a neutral model in which habitat is uniform and only dispersal and speciation influence species turnover. We find that beta-diversity is higher in Panama than in western Amazonia and that patterns in both areas are inconsistent with the neutral model. In Panama, habitat variation appears to increase species turnover relative to Amazonia, where unexpectedly low turnover over great distances suggests that population densities of some species are bounded by as yet unidentified processes. At intermediate scales in both regions, observations can be matched by theory, suggesting that dispersal limitation, with speciation, influences species turnover.

▪ Abstract Models of seed dispersal—a key process in plant spatial dynamics—have played a fundamental role in representing dispersal patterns, investigating dispersal processes, elucidating the consequences of dispersal for populations and communities, and explaining dispersal evolution. Mechanistic models of seed dispersal have explained seed dispersion patterns expected under different conditions, and illuminated the circumstances that lead to long-distance dispersal in particular. Phenomenological models have allowed us to describe dispersal pattern and can be incorporated into models of the implications of dispersal. Perhaps most notably, population and community models have shown that not only mean dispersal distances but also the entire distribution of dispersal distances are critical to range expansion rates, recruitment patterns, genetic structure, metapopulation dynamics, and ultimately community diversity at different scales. Here, we review these developments, and provide suggestions for further research.

Wood density is a crucial variable in carbon accounting programs of both secondary and old-growth tropical forests. It also is the best single descriptor of wood: it correlates with numerous morphological, mechanical, physiological, and ecological properties. To explore the extent to which wood density could be estimated for rare or poorly censused taxa, and possible sources of variation in this trait, we analyzed regional, taxonomic, and phylogenetic variation in wood density among 2456 tree species from Central and South America. Wood density varied over more than one order of magnitude across species, with an overall mean of 0.645 g/cm3. Our geographical analysis showed significant decreases in wood density with increasing altitude and significant differences among low-altitude geographical regions: wet forests of Central America and western Amazonia have significantly lower mean wood density than dry forests of Central and South America, eastern and central Amazonian forests, and the Atlantic forests of Brazil; and eastern Amazonian forests have lower wood densities than the dry forests and the Atlantic forest. A nested analysis of variance showed that 74% of the species-level wood density variation was explained at the genus level, 34% at the Angiosperm Phylogeny Group (APG) family level, and 19% at the APG order level. This indicates that genus-level means give reliable approximations of values of species, except in a few hypervariable genera. We also studied which evolutionary shifts in wood density occurred in the phylogeny of seed plants using a composite phylogenetic tree. Major changes were observed at deep nodes (Eurosid 1), and also in more recent divergences (for instance in the Rhamnoids, Simaroubaceae, and Anacardiaceae). Our unprecedented wood density data set yields consistent guidelines for estimating wood densities when species-level information is lacking and should significantly reduce error in Central and South American carbon accounting programs.

A central goal of comparative plant ecology is to understand how functional traits vary among species and to what extent this variation has adaptive value. Here we evaluate relationships between four functional traits (seed volume, specific leaf area, wood density, and adult stature) and two demographic attributes (diameter growth and tree mortality) for large trees of 240 tree species from five Neotropical forests. We evaluate how these key functional traits are related to survival and growth and whether similar relationships between traits and demography hold across different tropical forests. There was a tendency for a trade-off between growth and survival across rain forest tree species. Wood density, seed volume, and adult stature were significant predictors of growth and/or mortality. Both growth and mortality rates declined with an increase in wood density. This is consistent with greater construction costs and greater resistance to stem damage for denser wood. Growth and mortality rates also declined as seed volume increased. This is consistent with an adaptive syndrome in which species tolerant of low resource availability (in this case shade-tolerant species) have large seeds to establish successfully and low inherent growth and mortality rates. Growth increased and mortality decreased with an increase in adult stature, because taller species have a greater access to light and longer life spans. Specific leaf area was, surprisingly, only modestly informative for the performance of large trees and had ambiguous relationships with growth and survival. Single traits accounted for 9–55% of the interspecific variation in growth and mortality rates at individual sites. Significant correlations with demographic rates tended to be similar across forests and for phylogenetically independent contrasts as well as for cross-species analyses that treated each species as an independent observation. In combination, the morphological traits explained 41% of the variation in growth rate and 54% of the variation in mortality rate, with wood density being the best predictor of growth and mortality. Relationships between functional traits and demographic rates were statistically similar across a wide range of Neotropical forests. The consistency of these results strongly suggests that tropical rain forest species face similar trade-offs in different sites and converge on similar sets of solutions.

Too Close to Home? Why are some species common while others are exceedingly rare? Attempts to answer this question have met limited success, particularly in hyperdiverse communities, such as tropical forests. Comita et al. (p. 330 , published online 24 June; see the cover) reveal a previously overlooked explanation. A large data set on seedling dynamics of 180 tree species on Barro Colorado Island, Panama, combined with Bayesian statistical techniques, revealed that species abundance is shaped by the degree to which species negatively impact their own regeneration. Rare species regenerated far less well than common species in the proximity of conspecific neighbors, suggesting a mechanism determining the relative abundances of tree species in highly diverse tropical forest communities.

Abstract: Mechanisms proposed to explain the maintenance of species diversity within ecological communities of sessile organisms include niche differentiation mediated by competitive trade-offs, frequency dependence resulting from species-specific pests, recruitment limitation due to local dispersal, and a speciation-extinction dynamic equilibrium mediated by stochasticity (drift). While each of these processes, and more, have been shown to act in particular communities, much remains to be learned about their relative importance in shaping community-level patterns. We used a spatially-explicit, individual-based model to assess the effects of each of these processes on species richness, relative abundance, and spatial patterns such as the species-area curve. Our model communities had an order-of-magnitude more individuals than any previous such study, and we also developed a finite-size scaling analysis to infer the large-scale properties of these systems in order to establish the generality of our conclusions across system sizes. As expected, each mechanism can promote diversity. We found some qualitative differences in community patterns across communities in which different combinations of these mechanisms operate. Species-area curves follow a power law with short-range dispersal and a logarithmic law with global dispersal. Relative-abundance distributions are more even for systems with competitive differences and trade-offs than for those in which all species are competitively equivalent, and they are most even when frequency dependence (even if weak) is present. Overall, however, communities in which different processes operated showed surprisingly similar patterns, which suggests that the form of community-level patterns cannot in general be used to distinguish among mechanisms maintaining diversity there. Nevertheless, parameterization of models such as these from field data on the strengths of the different mechanisms could yield insight into their relative roles in diversity maintenance in any given community.

ABSTRACT Deforestation and habitat loss are widely expected to precipitate an extinction crisis among tropical forest species. Humans cause deforestation, and humans living in rural settings have the greatest impact on extant forest area in the tropics. Current human demographic trends, including slowing population growth and intense urbanization, give reason to hope that deforestation will slow, natural forest regeneration through secondary succession will accelerate, and the widely anticipated mass extinction of tropical forest species will be avoided. Here, we show that the proportion of potential forest cover remaining is closely correlated with human population density among countries, in both the tropics and the temperate zone. We use United Nations population projections and continent‐specific relationships between both total and rural population density and forest remaining today to project future tropical forest cover. Our projections suggest that deforestation rates will decrease as population growth slows, and that a much larger area will continue to be forested than previous studies suggest. Tropical forests retracted to smaller areas during repeated Pleistocene glacial events in Africa and more recently in selected areas that supported large prehistoric human populations. Despite many caveats, these projections and observations provide hope that many tropical forest species will be able to survive the current wave of deforestation and human population growth. A strategy to preserve tropical biodiversity might include policies to improve conditions in tropical urban settings to hasten urbanization and preemptive conservation efforts in countries with large areas of extant forest and large projected rates of future human population growth. We hope that this first attempt inspires others to produce better models of future tropical forest cover and associated policy recommendations.

Background and AimsWhen ecologically important plant traits are correlated they may be said to constitute an ecological ‘strategy’ dimension. Through identifying these dimensions and understanding their inter-relationships we gain insight into why particular trait combinations are favoured over others and into the implications of trait differences among species. Here we investigated relationships among several traits, and thus the strategy dimensions they represented, across 2134 woody species from seven Neotropical forests.