Scale-dependent relationships between tree species richness and ecosystem function in forests

1. 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. 2. Here, we conduct an analysis of relationships between tree species richness, biomass and productivity in 25 forest plots of area 8-50ha 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. 3. We found that at very small spatial grains (0.04ha) 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 (0.25ha, 1ha), 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 0.04ha 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. 4. 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 (0.04ha) to slightly larger scales (0.25 and 1ha). This needs to be recognized in forest conservation policy and management.

Temporal variability of forest communities: empirical estimates of population change in 4000 tree species

Long-term surveys of entire communities of species are needed to measure fluctuations in natural populations and elucidate the mechanisms driving population dynamics and community assembly. We analysed changes in abundance of over 4000 tree species in 12 forests across the world over periods of 6-28years. Abundance fluctuations in all forests are large and consistent with population dynamics models in which temporal environmental variance plays a central role. At some sites we identify clear environmental drivers, such as fire and drought, that could underlie these patterns, but at other sites there is a need for further research to identify drivers. In addition, cross-site comparisons showed that abundance fluctuations were smaller at species-rich sites, consistent with the idea that stable environmental conditions promote higher diversity. Much community ecology theory emphasises demographic variance and niche stabilisation; we encourage the development of theory in which temporal environmental variance plays a central role.

A shortest path tree based algorithm for relay placement in a wireless sensor network and its performance analysis

In this paper, we study a problem of designing a multi-hop wireless network for interconnecting sensors (hereafter called source nodes) to a Base Station (BS), by deploying a minimum number of relay nodes at a subset of given potential locations, while meeting a quality of service (QoS) objective specified as a hop count bound for paths from the sources to the BS. The hop count bound suffices to ensure a certain probability of the data being delivered to the BS within a given maximum delay under a light traffic model. We observe that the problem is NP-Hard. For this problem, we propose a polynomial time approximation algorithm based on iteratively constructing shortest path trees and heuristically pruning away the relay nodes used until the hop count bound is violated. Results show that the algorithm performs efficiently in various randomly generated network scenarios; in over 90% of the tested scenarios, it gave solutions that were either optimal or were worse than optimal by just one relay. We then use random graph techniques to obtain, under a certain stochastic setting, an upper bound on the average case approximation ratio of a class of algorithms (including the proposed algorithm) for this problem as a function of the number of source nodes, and the hop count bound. To the best of our knowledge, the average case analysis is the first of its kind in the relay placement literature. Since the design is based on a light traffic model, we also provide simulation results (using models for the IEEE 802.15.4 physical layer and medium access control) to assess the traffic levels up to which the QoS objectives continue to be met. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

And yet it shrinks: A novel method for correcting bias in forest tree growth estimates caused by water-induced fluctuations

Accuracy in tree woody growth estimates is important to global carbon budget estimation and climate-change science. Tree growth in permanent sampling plots (PSPs) is commonly estimated by measuring stem diameter changes, but this method is susceptible to bias resulting from water-induced reversible stem shrinkage. In the absence of bias correction, temporal variability in growth is likely to be overestimated and incorrectly attributed to fluctuations in resource availability, especially in forests with high seasonal and inter-annual variability in water. We propose and test a novel approach for estimating and correcting this bias at the community level. In a 50-ha PSP from a seasonally dry tropical forest in southern India, where tape measurements have been taken every four years from 1988 to 2012, for nine trees we estimated bias due to reversible stem shrinkage as the difference between woody growth measured using tree rings and that estimated from tape. We tested if the bias estimated from these trees could be used as a proxy to correct bias in tape-based growth estimates at the PSP scale. We observed significant shrinkage-related bias in the growth estimates of the nine trees in some censuses. This bias was strongly linearly related to tape-based growth estimates at the level of the PSP, and could be used as a proxy. After bias was corrected, the temporal variance in growth rates of the PSP decreased, while the effect of exceptionally dry or wet periods was retained, indicating that at least a part of the temporal variability arose from reversible shrinkage-related bias. We also suggest that the efficacy of the bias correction could be improved by measuring the proxy on trees that belong to different size classes and census timing, but not necessarily to different species. Our approach allows for reanalysis - and possible reinterpretation of temporal trends in tree growth, above ground biomass change, or carbon fluxes in forests, and their relationships with resource availability in the context of climate change. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

An estimate of the number of tropical tree species

The high species richness of tropical forests has long been recognized, yet there remains substantial uncertainty regarding the actual number of tropical tree species. Using a pantropical tree inventory database from closed canopy forests, consisting of 657,630 trees belonging to 11,371 species, we use a fitted value of Fisher's alpha and an approximate pantropical stem total to estimate the minimum number of tropical forest tree species to fall between similar to 40,000 and similar to 53,000, i.e., at the high end of previous estimates. Contrary to common assumption, the Indo-Pacific region was found to be as species-rich as the Neotropics, with both regions having a minimum of similar to 19,000-25,000 tree species. Continental Africa is relatively depauperate with a minimum of similar to 4,500-6,000 tree species. Very few species are shared among the African, American, and the Indo-Pacific regions. We provide a methodological framework for estimating species richness in trees that may help refine species richness estimates of tree-dependent taxa.

An approximation to the QoS aware throughput region of a tree network under IEEE 802.15.4 CSMA/CA with application to wireless sensor network design

In the context of wireless sensor networks, we are motivated by the design of a tree network spanning a set of source nodes that generate packets, a set of additional relay nodes that only forward packets from the sources, and a data sink. We assume that the paths from the sources to the sink have bounded hop count, that the nodes use the IEEE 802.15.4 CSMA/CA for medium access control, and that there are no hidden terminals. In this setting, starting with a set of simple fixed point equations, we derive explicit conditions on the packet generation rates at the sources, so that the tree network approximately provides certain quality of service (QoS) such as end-to-end delivery probability and mean delay. The structures of our conditions provide insight on the dependence of the network performance on the arrival rate vector, and the topological properties of the tree network. Our numerical experiments suggest that our approximations are able to capture a significant part of the QoS aware throughput region (of a tree network), that is adequate for many sensor network applications. Furthermore, for the special case of equal arrival rates, default backoff parameters, and for a range of values of target QoS, we show that among all path-length-bounded trees (spanning a given set of sources and the data sink) that meet the conditions derived in the paper, a shortest path tree achieves the maximum throughput. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Asian elephant is amongst the top three frugivores of two tree species with easily edible fruit

Large animal species are prone to local extirpation, but ecologists cannot yet predict how the loss of megaherbivores affects ecosystem processes such as seed dispersal. Few studies have compared the quantity and quality of seed dispersal by megaherbivores versus alternative frugivores in the wild, particularly for plant species with fruit easily consumed by many frugivorous species. In a disturbed tropical moist forest in India, we examine whether megaherbivores are a major frugivore of two tree species with easily edible, mammal-dispersed fruit. We quantify the relative fruit removal rates of Artocarpus chaplasha and Careya arborea, by the Asian elephant (Elephas maximus) and alternative dispersers. Through focal watches and camera trapping, we found the elephant to be amongst the top three frugivores for each tree species. Furthermore, seed transects under A. chaplasha show that arboreal frugivores discard seeds only a short distance from the parental tree, underscoring the elephant's role as a long-distance disperser. Our data provide unprecedented support for an old notion: megaherbivores may be key dispersers for a broad set of mammal-dispersed fruiting species, and not just fruit inaccessible to smaller frugivores. As such, the elephant may be particularly important for the functional ecology of the disturbed forests it still inhabits across tropical Asia.

Utilización de la hoja de Neem (Azadirachta indica) y madero negro (Gliricidia sepium) como desparasitantes internos en gallina de patio (Gallus gallus) en la comunidad El Chague, Municipio de León

El presente trabajo experimental se llevó a cabo en la finca llamada Colonia Santa Isabel ubicada en el municipio de León departamento de León. En el trabajo experimental se utilizó un diseño completamente al azar (D.C.A) el que estuvo compuesto por un lote de 36 gallinas divididas en 3 grupos, cada grupo formado por 12 gallinas seleccionadas al azar y sometidas a tratamientos distintos: Tratamiento I: Tratamiento testigo, uso de Amebendazol. Tratamiento II. Solución a base de Neem 1 250 hojas. Tratamiento III: Solución a base de Madero negro, 250 hojas. Para el análisis de los resultados del experimento se utilizó la prueba de X2 en tablas de contingencias a un oc =0.05. El ensayo tuvo una duración de 30 días comprendido entre los meses de Mayo y Junio de 1999. Con el objetivo de comparar el efecto de la utilización del té de hojas de Neem (Azadirachta indica)y Madero negro (Gliricidia sepium) como desparasitantes internos botánicos, realizando un análisis comparativo con el producto químico Amebendazol en gallinas de patio. En las 36 aves que se realizaron análisis coprológicos se identificaron los siguientes parásitos:, Coccidias, Tenias, Heterakis y Capilarias. Al realizar el análisis comparativo de los tratamientos respecto a la carga parasitaria resultó que los niveles de efectividad se obtuvieron desde los siete hasta los treinta días con los tres tratamientos para los cuatro tipos de parásitos encontrados. Al realizar el análisis económico, los resultados obtenidos demuestran que los productos botánicos son una alternativa para los pequeños productores.

Utilización de la hoja de Neem (Azadirachta indica, A Juss) como desparasitante en terneros lactantes con edad de tres a cinco meses

El presente estudio se realizó en la finca "Toro Overo", ésta se encuentra ubicada en el municipio de Mateare departamento de Managua, el clima es ondeante con temperatura promedio de 26 a 32°C. La zona ecológica es de sabana tropical. La duración del experimento fue de 30 días a partir de la selección e identificación de los animales bajo los tratamientos evaluados. Con el objetivo de comparar el efecto del extracto acuoso de Neem en diferentes concentraciones versus Levamisol en el control de endoparásitos en terneros de 3 a 5 meses. Se seleccionaron 30 animales con edades promedio de 3 a 5 meses, estos se dividieron en 3 grupos, cada grupo formado por 10 animales por tratamiento, Tratamiento I: Levamisol (11.79%) a razón de 1 ce por 20 kg de peso vivo por vía intramuscular. Tratamiento II. Desparasitante interno botánico a base de un preparado de 250 hojas verdes de Neem, se le suministró la cantidad de 250 ce por cada animal vía oral. Tratamiento III: Desparasitante interno botánico a base de un preparado acuoso de 350 hojas verdes de Neem se le suministró la cantidad de 250 ce por cada animal vía oral. A los animales se les realizó análisis coprológico al inicio del ensayo para diagnosticar las especies parasitarias y la intensidad de las cargas parasitarias. Posteriormente se realizaron muestreos coprológicos a los 7, 14, 21 y 30 días post aplicación, para esto se utilizaron las pruebas de sedimentación y flotación identificando los géneros, mediante la cámara de Mac Master. Se identificaron tres géneros de parásitos, entre ellos se encontró al género Coccideas, Strongyloides y Dictyocau/us por orden de importancia y presentación. Para él genero Strongy/oides la efectividad de los tratamientos con Neem (250, 350) y Levamisol fue a los 7 días. Mientras que para el género Coccidea la mayor efectividad de los tres tratamientos se alcanzó a los 14 días. Y para el género Dictyocaulus ninguno de los tres tratamientos ejerció efecto. Desde el punto de vista económico con base en los costos se encontró factible el uso de los tratamientos botánicos.

Efectos del hombre grande (Quassia amara), tabaco (Nicotiana tabacum) y neem (Azadirachta indica) en el control de garrapatas del ganado bovino en la Finca Puerto Rico, municipio de Matiguás, departamento de Matagalpa

Con la finalidad de buscar alternativas con productos de origen natural para el control de garrapatas en bovinos, se realizó un experimento en la finca "Puerto Rico" localizada en las coordenadas 12" 48'18" latitud norte y 85" 23' 39" longitud oeste, en la comarca las Limas a llKms del municipio de Matiguás, departamento de Matagalpa, Nicaragua, donde se usaron extractos de las plantas: hombre grande (Quassia amara), tabaco (Nicotiana tabacum) y neem (Azadirachta indica), al 0.15% para evaluar su efecto acaricida. Se utilizó un diseño completamente aleatorio (DCA), para lo cual se tomaron 60 novillos que se dividieron en 4 grupos conformados por 15 animales cada uno, a los que se les aplicó los tratamientos con las plantas antes mencionadas y un grupo que no recibió ningún tratamiento y que fue considerado como testigo, la aplicación de los tratamientos se hizo por medio de baños por aspersión con mochila de fumigar a los 1 y 21 días. Se realizó recuento de garrapatas antes de realizar el primer baño a los animales y a los 7, 21 y 30 días post tratamiento. El análisis estadístico se hizo utilizando el programa SAS (Stadistic Analisis System), con el cual se realizó análisis de varianza (ANDEVA). Cuando se determinó que existían diferencias significativas en las fechas de recuento, áreas de recuento y tratamientos aplicados, se procedió a realizar separaciones de medias con la prueba de Duncan. De los 3 productos utilizados en el experimento, por el comportamiento demostrado entre cada periodo aplicado, el extracto acuoso de tabaco demostró ser el más efectivo, siguiéndolo en orden de importancia el extracto acuoso de hombre grande y por último el extracto acuoso de aceite de neem al 0.15%.

Utilización de la resina de neem (Azadirachta indica) como desparasitante externo en el tratamiento del tórsalo (Dermatobia hominis) en bovinos del municipio de Muy Muy, departamento de Matagalpa

El presente estudio se realizó con el objetivo de evaluar la utilización de la Resina de Neem (Azadirachta indica)como desparasitante externo en el tratamiento del tórsalo (Dermatobia hominis)en bovinos del Municipio de Muy Muy, Departamento de Matagalpa. El Municipio de Muy Muy esta ubicado en las Coordenadas 12º45'48" de latitud Norte con 85° 37' 36" de Longitud Oeste, con una altura sobre el nivel del mar de 337.6 metros, una precipitación promedio entre 1400-1800 mm, con una temperatura promedio 24°C., La topografía del terreno en que se ubica el Municipio de MUY MUY, presenta las siguientes características: 32.1% Terrenos Plano, 41.0% Terrenos Ondulados y 26.9% Terrenos Quebrados. Y los tipos de suelos son arcillosos y rocosos. En el trabajo experimental se utilizó un diseño completamen te al azar (D.C.A) el que estuvo compuesto por un lote de 18 animales divididos en 3 grupos, cada grupo formado por 6 animales seleccionadas al azar y sometidas a tratamientos distintos Tratamiento I: Ivermectina al 1%, Tratamiento II: Resina del Neem al 5%. Tratamiento III: Resina de Neem al 10%. Para evaluar la efectividad de los distintos tratamientos se hizo conteos periódicos de tórsalos cada siete días, cuantificando la cantidad de nódulos por animal y región anatómica a los 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56 días. La efectividad de todos los tratamientos se observó a partir de los 21 días después de la aplicación. Los tratamientos II y I tuvieron las mejores respuestas en el control, del tórsalo, con un porcentaje de efectividad del 91.6%, y 72.7% respectivamente y con un 62.5% para el tratamiento III. El área anatómica mas afectada fue la del miembro anterior derecho seguido del lateral derecho. Según el análisis del costo de la dosis, se puede decir que la resina de Neem es un desparasita nte económico para los productores.

Efecto terapeutico del Jicaro Sabanero (Crescentia alata H.B.K.), Madero negro (Gliricidia sepium (Jacq) y Neem (Azadirachta indica A. Jus) en dermatopatias de los conejos y diagnostico de las mismas en el Rancho Agropecologico en especies menores ebenezer, Niquinohomo, Nicaragua

Con el objetivo de determinar los principales agentes etiológicos de las dermatopatías en conejos y determinar el efecto terapéutico de tres tratamientos fitoterapéuticos 1) Jícaro Sabanero, 2) madero negro y 3) Neem, sobre las mismas, se realizó un estudio en el Rancho Agropecológico en especies menores, Ebenezer (RAEME), Niquinohomo, Nicaragua. El trabajo se realizó en 59 conejos divididos en cuatro grupos y sometidos a los diferentes tratamientos. Para evaluar la efectividad de los tratamientos se realizaron 3 aplicaciones de cada uno de ellos a sus respectivos grupos, con intervalos de siete días cada uno, durante 21 días; a excepción del jícaro que se aplicó tres días continuos, cada siete días, durante 21 días. Se determinó que los principales agentes etiológicos presentes en el estudio, fueron el ácaro Listrophorus sp, los hongos Mucor sp, Aspergillus sp, zygomices sp, Penicillium sp. De los tres tratamientos aplicados, el tratamiento a base de Neem (Azadirachta indica) fue el que presentó un efecto altamente significativo (P< 0.0001)sobre el control de las dermopatías y permitió un mejor grado de recuperación de los conejos tratados. El tratamiento a base de jícaro (Crescentia alata) presenta algún grado de efectividad para el control de las dermopatías encontradas. El tratamiento a base de madero negro (Gliricidia sepium ), presentó muy poca efectividad en el control de las dermopatías en estudio.

Estudio preliminar de la utilizacion del aceite y resina de Neem (Azadirachta indica A. Juss) en el tratamiento de la sarna Psoroptica equina en la comarca Pilar del municipio de Santo Domingo, departamento de Chontales

El presente estudio se realizó en la finca "El Porvenir" ubicada en los 12°15' de latitud norte y 85"04' de longitud oeste, en el municipio de Santo Domingo departamento de Chontales, el clima es de sabana tropical con temperaturas entre 25 a 27"C. La duración del experimento fue de 18 días a partir de la selección e identificación de los animales bajo los tratamientos evaluados. Con el objetivo de comparar el efecto del aceite y resina de Neem al 40 % versus lvermectina pasta al 1% en el control de la sama Psoróptica equina. Se utilizó un Diseño Completamente al Azar (D.C.A.). Se seleccionaron 21 equinos con edades promedios de 1O a l 5 años, estos se dividieron en 3 grupos, cada grupo formado por 7 equinos por tratamiento, Tratamiento P: Ivermectina pasta 1% a razón de lg por cada 100 kg de peso vivo, vía oral. Tratamiento A:aceite de Neem acaricida tópico botánico a base de aceite de Neem, se aplicó vía tópica un promedio de 20 mi por cada animal. Tratamiento R: resina de Neem, acaricida tópico botánico a base de resina de Neem, se aplicó vía tópica, un promedio de 20 mi por cada equino. A los equinos se les realizó un examen clinico al inicio del ensayo y a los 14 días post aplicación, se utilizó el diagnóstico clínico y sintomatológico para evaluar el comportamiento de los tratamientos. Para cuantificar las reducciones de las lesiones se utilizaron tres variables: detención, reducción y control de las lesiones. Los tratamientos con Neem aceite y resina al 400/o arrojaron los siguientes resultados: Aceite 40% logró alcanzar un 100% del control de las lesiones y la resina alcanzó 86%. La Ivermectina pasta 1% sólo alcanzó la reducción de las lesiones en un 100%. Entre los tres tratamientos, el que dio mejores resultados fue el aceite de Neem al 40% con un porcentaje de eficiencia en el control de la sama equina en un 100%.

Efecto de Neem (Azadirachta indica J.) y Curater sobre meloidogyne y Rotylenchulus spp en tomate (Lycopersicum esculentum M.) a nivel de invernadero

Este experimento fue conducido en la Universidad Nacional Agraria (U.N.A.) a nivel de Invernadero, durante los meses de julio a octubre de 1991, con el objetivo de conocer a través de la evaluación el efecto de neem (Azadirachta indica J.) como nematicida en relación a la aplicación de curater 10G. Se utilizó un Diseño de Parcelas Divididas con dos factores: factor tratamiento con 4 niveles y el factor tiempo con 6 diferentes fechas, esto se realizó para la variable nematodos de suelo. Para el variable número de nematodos de raíz y número de nódulos se utilizó un Diseño de Bloques Completamente Aleatorizado (B. C.A.) Con 4 niveles del factor tratamiento y 6 diferentes fechas. Se realizaron muestreos semanales de suelo y raiz para evaluar las poblaciones de Rotylenchulus y Meloidogyne spp por un periodo de seis semanas. En los resultados neem mostró un índice de efectividad de un 60 a 75% y curater 10G mostró un índice de un 30 a 40%.