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RESEARCH PRODUCT

Seed dispersal, braeding system, tree density and the spatial pattern of trees – a simulation approach

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Summary Tropical tree populations with low densities and with clumped spatial distributions are at risk in the face of fragmentation. It is therefore important to understand factors driving spatial patterns of tree populations. An important set of factors which may influence the spatial pattern of plants, could be the spatial distribution of possible seed sources such as the breeding system (monoecious, dioecious), tree density and the spatial pattern of the parent population. Another set of important factors might be dispersal of seeds away from the parent plants characterised by the mean dispersal distance and by the distribution of dispersal distances (either negative exponential or lognormal). However, relevant field studies investigating these processes are scarce due to the long life span of trees. We studied the effect of these factors on the spatial distribution of trees over time using an individual-based, spatially explicit simulation model. The results demonstrated that dispersal distance and tree density were the main factors influencing spatial patterns. Low to medium dispersal distances always resulted in highly clumped tree populations. Populations with low tree density developed highly clumped patterns, too, and an increase in density lead to a decline in clumping. Breeding system had a medium effect on spatial patterns with dioecious populations usually developing higher clumping than monoecious ones. The distribution of dispersal distances and the spatial pattern of the parent population had only small effects on the spatial pattern of populations. With a good understanding of these factors it is now possible to study the effect of post-dispersal factors such as e.g. predation and herbivory on spatial patterns of trees. Tropische Baumpopulationen kommen meist in niedrigen Dichten und mit geklumpter raumlicher Verteilung vor. Diese Baumarten sind angesichts von zunehmender Fragmentierung und Habitatzerstorung stark gefahrdet. Es ist deshalb wichtig Faktoren zu identifizieren, welche die raumlichen Muster von Baumpopulationen beeinflussen. Eine wichtige Gruppe von Faktoren, die das raumliche Muster von Pflanzen beeinflussen konnte, ist die raumliche Verteilung moglicher Samenquellen wie z.B. Reproduktionssystem (monozisch, diozisch), Baumdichte und das raumliche Muster der Elternpopulationen. Eine weitere wichtige Gruppe moglicher Faktoren ist die nachfolgende Ausbreitung der Samen weg vom Elternbaum. Sie umschliest die mittlere Ausbreitungsdistanz sowie die Verteilung der Ausbreitungsdistanzen (ahnlich einer negativ-exponentiellen oder einer lognormalen Verteilung). Relevante Felduntersuchungen sind jedoch aufgrund der Langlebigkeit von Baumen selten. Wir haben den Einfluss dieser Faktoren auf das raumliche Muster von Baumpopulationen in einem individuen-basierten, raumlich expliziten Simulationsmodell untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass Ausbreitungsdistanz und Baumdichte die Hauptfaktoren waren, die raumliche Muster beeinflussten. Niedrige Ausbreitungsdistanzen resultierten in hochgradig geklumpten Baumpopulationen. Populationen mit niedriger Baumdichte entwickelten ebenfalls hochgradig geklumpte Muster und eine Zunahme der Dichte fuhrte zu einer Abnahme an Klumpung. Das Reproduktionssystem hatte einen mittleren Effekt in der Art, dass diozische Populationen stets starkere Klumpung entwickelten als monozische. Die Verteilung der Ausbreitungsdistanzen sowie das raumliche Muster der Elternpopulationen hatte nur einen geringen Effekt auf das raumliche Muster der Populationen. Mit einem guten Verstandnis dieser Faktoren ist es nun moglich zukunftig Faktoren zu untersuchen, welche nach der Samenausbreitung wirksam werden (z.B. Pradation und Herbivorie) und das raumliche Muster von Baumen beeinflussen konnen.