Photochemie der Troposphäre in niedrigen und mittleren Breiten: Die Rolle von Konvektion

Ozon (O3) ist in der Atmosphäre ein wichtiges Oxidanz und Treibhausgas. Während die höchsten Konzentrationen in der Stratosphäre beobachtet werden und die vor der gefährlichen UV-Strahlung schützende Ozonschicht bilden, können sich signifikante Änderungen der Ozon-Konzentration in der Region der Tropopause auf das Klima der Erde auswirken. Des Weiteren ist Ozon eine der Hauptquellen für das Hydroxylradikal (OH) und nimmt damit entscheidend Einfluss auf die Oxidationskraft der Atmosphäre. Der konvektive Transport von Ozon und seinen Vorläufergasen aus Regionen nahe der Erdoberfläche in die freie Troposphäre beeinflusst das Budget dieser Spezies in der Tropopausenregion.rnDie Datengrundlage der Studie in der vorliegenden Arbeit basiert auf den flugzeuggetragenen Messkampagnen GABRIEL 2005 (Suriname, Südamerika) sowie HOOVER I 2006 und HOOVER II 2007 (beide in Europa). Mit dem zur Verfügung stehenden Datensatz wird das Ozonbudget in der freien, unbelasteten Hintergrundatmosphäre und in der durch hochreichende Konvektion gestörten, oberen Troposphäre untersucht. Anhand der auf in-situ Messungen von O3, NO, OH, HO2 und dem aktinischen Strahlungsfluss basierten Berechnung der Netto-Ozonproduktionsrate (NOPR) werden für das Messgebiet Ozontendenzen in der unbelasteten Troposphäre abgeleitet und mit Simulationen des globalen Chemie-Transport-Modells MATCH-MPIC verglichen. Mit Hilfe zweier Fallstudien in den Tropen in Südamerika und den mittleren Breiten in Europa werden die Auswirkungen von hochreichender Konvektion auf die obere Troposphäre quantifiziert.rnDie Ergebnisse zeigen für die Grenzschicht in niedrigen und mittleren Breiten eine eindeutige Tendenz zur Produktion von Ozon, was für den tropischen Regenwald in der Messregion nicht der allgemeinen Erwartung entsprach, nach der diese Region durch die Zerstörung von Ozon charakterisiert sein sollte. In der oberen Troposphäre ab etwa 7 km wird für die beiden Regionen eine leichte Tendenz zur Ozonproduktion beobachtet. Signifikante Unterschiede zeigen die Ergebnisse für die mittlere Troposphäre. Während die Tropen in dieser Region durch eine eindeutige Tendenz zur Zerstörung von Ozon charakterisiert sind, lässt sich über den mittleren Breiten zwar eine hohe photochemische Aktivität aber keine derart klare Tendenz feststellen. Die hohen Breiten zeichnen sich durch eine neutrale Troposphäre in Bezug auf die Ozontendenz aus und weisen kaum photochemische Aktivität auf. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit dem MATCH-MPIC Modell zeigt in weiten Teilen der Messregionen eine grundlegende Übereinstimmung in der Tendenz zur Produktion oder Zerstörung von Ozon. Die absoluten Werte werden vom Modell aber generell unterschätzt. Signifikante Unterschiede zwischen in-situ Daten und Modellsimulationen werden in der Grenzschicht über dem tropischen Regenwald identifiziert.rnDer Einfluss der Konvektion ist durch eine signifikant erhöhte NOPR gekennzeichnet. In dieser Arbeit wird in den Tropen mit einem Median-Wert von 0.20 ppbv h−1 eine um den Faktor 3.6 erhöhte NOPR im Vergleich zur ungestörten oberen Troposphäre abgeschätzt. In den mittleren Breiten führt die um eine Größenordnung höhere NO-Konzentration zu einem Wert von 1.89 ppbv h−1, was einer Überhöhung um einen Faktor 6.5 im Vergleich zum ungestörten Zustand entspricht. Diese Ergebnisse zeigen für beide Regionen in der oberen Troposphäre eine erhöhte Ozonproduktion als Folge konvektiver Aktivität. rnrnHochreichende Konvektion ist zudem ein sehr effektiver Mechanismus für den Vertikaltransport aus der Grenzschicht in die obere Troposphäre. Die schnelle Hebung in konvektiven Wolken führt bei Spurengasen mit Quellen an der Erdoberfläche zu einer Erhöhung ihrer Konzentration in der oberen Troposphäre. Die hochgradig löslichen Spurenstoffe Formaldehyd (HCHO) und Wasserstoffperoxid (H2O2) sind wichtige Vorläufergase der HOx-Radikale. Es wird angenommen, dass sie aufgrund ihrer Löslichkeit in Gewitterwolken effektiv ausgewaschen werden.rnIn der vorliegenden Arbeit wird eine Fallstudie von hochreichender Konvektion im Rahmen des HOOVER II Projekts im Sommer 2007 analysiert. Am 19.07.2007 entwickelten sich am Nachmittag am Südostrand eines in nordöstlicher Richtung ziehenden mesoskaligen konvektiven Systems drei zunächst isolierte konvektive Zellen. Flugzeuggetragene Messungen in der Aus- und der Einströmregion einer dieser Gewitterzellen stellen einen exzellenten Datensatz bereit, um die Auswirkungen von hochreichender Konvektion auf die Verteilung verschiedener Spurengase in der oberen Troposphäre zu untersuchen. Der Vergleich der Konzentrationen von Kohlenstoffmonoxid (CO) und Methan (CH4) zwischen der oberen Troposphäre und der Grenzschicht deutet auf einen nahezu unverdünnten Transport dieser langlebigen Spezies in der konvektiven Zelle hin. Die Verhältnisse betragen (0.94±0.04) für CO und (0.99±0.01) für CH4. Für die löslichen Spezies HCHO und H2O2 beträgt dieses Verhältnis in der Ausströmregion (0.55±0.09) bzw. (0.61±0.08). Dies ist ein Indiz dafür, dass diese Spezies nicht so effektiv ausgewaschen werden wie angenommen. Zum besseren Verständnis des Einflusses der Konvektion auf die Budgets dieser Spezies in der oberen Troposphäre wurden im Rahmen dieser Arbeit Boxmodell-Studien für den Beitrag der photochemischen Produktion in der Ausströmregion durchgeführt, wobei die gemessenen Spezies und Photolysefrequenzen als Randbedingungen dienten. Aus den Budgetbetrachtungen für HCHO und H2O2 wird eine Auswascheffizienz von (67±24) % für HCHO und (41±18) % für H2O2 abgeschätzt. Das für H2O2 überraschende Ergebnis lässt darauf schließen, dass dieses Molekül in einer Gewitterwolke deutlich effektiver transportiert werden kann, als aufgrund seiner hohen Löslichkeit aus der Henry-Konstanten zu erwarten wäre. Das Ausgasen von gelöstem H2O2 beim Gefrieren eines Wolkentropfens, d.h. ein Retentionskoeffizient kleiner 1, ist ein möglicher Mechanismus, der zum beobachteten Mischungsverhältnis dieser löslichen Spezies in der Ausströmregion beitragen kann.

Microscopic and spectroscopic analysis of biogenic aerosols

Aerosol particles are important actors in the Earth’s atmosphere and climate system. They scatter and absorb sunlight, serve as nuclei for water droplets and ice crystals in clouds and precipitation, and are a subject of concern for public health. Atmospheric aerosols originate from both natural and anthropogenic sources, and emissions resulting from human activities have the potential to influence the hydrological cycle and climate. An assessment of the extent and impacts of this human force requires a sound understanding of the natural aerosol background. This dissertation addresses the composition, properties, and atmospheric cycling of biogenic aerosol particles, which represent a major fraction of the natural aerosol burden. The main focal points are: (i) Studies of the autofluo-rescence of primary biological aerosol particles (PBAP) and its application in ambient measure-ments, and (ii) X-ray microscopic and spectroscopic investigations of biogenic secondary organic aerosols (SOA) from the Amazonian rainforest.rnAutofluorescence of biological material has received increasing attention in atmospheric science because it allows real-time monitoring of PBAP in ambient air, however it is associated with high uncertainty. This work aims at reducing the uncertainty through a comprehensive characterization of the autofluorescence properties of relevant biological materials. Fluorescence spectroscopy and microscopy were applied to analyze the fluorescence signatures of pure biological fluorophores, potential non-biological interferences, and various types of reference PBAP. Characteristic features and fingerprint patterns were found and provide support for the operation, interpretation, and further development of PBAP autofluorescence measurements. Online fluorescence detection and offline fluorescence microscopy were jointly applied in a comprehensive bioaerosol field measurement campaign that provided unprecedented insights into PBAP-linked biosphere-atmosphere interactions in a North-American semi-arid forest environment. Rain showers were found to trigger massive bursts of PBAP, including high concentrations of biological ice nucleators that may promote further precipitation and can be regarded as part of a bioprecipitation feedback cycle in the climate system. rnIn the pristine tropical rainforest air of the Amazon, most cloud and fog droplets form on bio-genic SOA particles, but the composition, morphology, mixing state and origin of these particles is hardly known. X-ray microscopy and spectroscopy (STXM-NEXAFS) revealed distinctly different types of secondary organic matter (carboxyl- vs. hydroxy-rich) with internal structures that indicate a strong influence of phase segregation, cloud and fog processing on SOA formation, and aging. In addition, nanometer-sized potassium-rich particles emitted by microorganisms and vegetation were found to act as seeds for the condensation of SOA. Thus, the influence of forest biota on the atmospheric abundance of cloud condensation nuclei appears to be more direct than previously assumed. Overall, the results of this dissertation suggest that biogenic aerosols, clouds and precipitation are indeed tightly coupled through a bioprecipitation cycle, and that advanced microscopic and spectroscopic techniques can provide detailed insights into these mechanisms.rn

Entwicklung von chiralen- sowie RP-HPLC-Methoden in Verbindung mit hochauflösender MS und deren Anwendung zur Analyse sekundärer organischer Aerosole in der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%) und Edelga¬sen. Obwohl Partikel weniger als 0,1% ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle in der Chemie und Physik der Atmosphäre, da sie das Klima der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Je nach Art der Bildung unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln, wobei primäre Partikel direkt in die Atmosphäre eingetragen werden. Sekundäre Partikel hingegen entstehen durch Kondensation von schwerflüchtigen Verbindungen aus der Gasphase, welche durch Reaktionen von gasförmigen Vorläufersubstanzen (volatile organic compounds, VOCs) mit atmosphärischen Oxidantien wie Ozon oder OH-Radikalen gebildet werden. Da die meisten Vorläufersubstanzen organischer Natur sind, wird das daraus gebil¬dete Aerosol als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet. Anders als die meisten primären Partikel stammen die VOCs überwiegend aus biogenen Quellen. Es handelt sich da¬bei um ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen von Pflanzen emittiert werden. Viele der leichtflüchtigen Vorläufersubstanzen sind chiral, sowohl die Vorläufer als auch die daraus gebildeten Partikel werden aber in den meisten Studien als eine Verbindung betrachtet und gemeinsam analysiert. Die mit Modellen berechneten SOA-Konzentrationen, welche auf dieser traditionellen Vorstellung der SOA-Bil¬dung beruhen, liegen deutlich unterhalb der in der Atmosphäre gefundenen, so dass neben diesem Bildungsweg auch noch andere SOA-Bildungsarten existieren müssen. Aus diesem Grund wird der Fokus der heutigen Forschung vermehrt auf die heterogene Chemie in der Partikelphase gerichtet. Glyoxal als Modellsubstanz kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Es handelt sich bei dieser Verbindung um ein Molekül mit einem hohen Dampfdruck, das auf Grund dieser Eigenschaft nur in der Gasphase zu finden sein sollte. Da es aber über zwei Alde¬hydgruppen verfügt, ist es sehr gut wasserlöslich und kann dadurch in die Partikelphase über¬gehen, wo es heterogenen chemischen Prozessen unterliegt. Unter anderem werden in An¬wesenheit von Ammoniumionen Imidazole gebildet, welche wegen der beiden Stickstoff-He¬teroatome lichtabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Verteilung von Glyoxal zwischen der Gas- und der Partikelphase wird durch das Henrysche Gesetz beschrieben, wobei die Gleichgewichtskonstante die sogenannte Henry-Konstante ist. Diese ist abhängig von der un¬tersuchten organischen Verbindung und den im Partikel vorhandenen anorganischen Salzen. Für die Untersuchung chiraler Verbindungen im SOA wurde zunächst eine Filterextraktions¬methode entwickelt und die erhaltenen Proben anschließend mittels chiraler Hochleistungs-Flüssigchromatographie, welche an ein Elektrospray-Massenspektrometer gekoppelt war, analysiert. Der Fokus lag hierbei auf dem am häufigsten emittierten Monoterpen α-Pinen und seinem Hauptprodukt, der Pinsäure. Da bei der Ozonolyse des α-Pinens das cyclische Grund¬gerüst erhalten bleibt, können trotz der beiden im Molekül vorhanden chiralen Zentren nur zwei Pinsäure Enantiomere gebildet werden. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung aus Methanol/Wasser 9/1 gewählt, mit welcher Extraktionseffizienzen von 65% für Pinsäure Enan¬tiomer 1 und 68% für Pinsäure Enantiomer 2 erreicht werden konnten. Des Weiteren wurden Experimente in einer Atmosphärensimulationskammer durchgeführt, um die Produkte der α-Pinen Ozonolyse eindeutig zu charakterisieren. Enantiomer 1 wurde demnach aus (+)-α-Pinen gebildet und Enantiomer 2 entstand aus (-)-α-Pinen. Auf Filterproben aus dem brasilianischen Regenwald konnte ausschließlich Pinsäure Enantiomer 2 gefunden werden. Enantiomer 1 lag dauerhaft unterhalb der Nachweisgrenze von 18,27 ng/mL. Im borealen Nadelwald war das Verhältnis umgekehrt und Pinsäure Enantiomer 1 überwog vor Pinsäure Enantiomer 2. Das Verhältnis betrug 56% Enantiomer 1 zu 44% Enantiomer 2. Saisonale Verläufe im tropischen Regenwald zeigten, dass die Konzentrationen zur Trockenzeit im August höher waren als wäh¬rend der Regenzeit im Februar. Auch im borealen Nadelwald wurden im Sommer höhere Kon¬zentrationen gemessen als im Winter. Die Verhältnisse der Enantiomere änderten sich nicht im jahreszeitlichen Verlauf. Die Bestimmung der Henry-Konstanten von Glyoxal bei verschiedenen Saataerosolen, nämlich Ammoniumsulfat, Natriumnitrat, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Ammoniumnitrat sowie die irreversible Produktbildung aus Glyoxal in Anwesenheit von Ammoniak waren Forschungs¬gegenstand einer Atmosphärensimulationskammer-Kampagne am Paul-Scherrer-Institut in Villigen, Schweiz. Hierzu wurde zunächst das zu untersuchende Saataerosol in der Kammer vorgelegt und dann aus photochemisch erzeugten OH-Radikalen und Acetylen Glyoxal er¬zeugt. Für die Bestimmung der Glyoxalkonzentration im Kammeraerosol wurde zunächst eine beste¬hende Filterextraktionsmethode modifiziert und die Analyse mittels hochauflösender Mas¬senspektrometrie realisiert. Als Extraktionsmittel kam 100% Acetonitril, ACN zum Einsatz wo¬bei die Extraktionseffizienz bei 85% lag. Für die anschließende Derivatisierung wurde 2,4-Di¬nitrophenylhydrazin, DNPH verwendet. Dieses musste zuvor drei Mal mittels Festphasenex¬traktion gereinigt werden um störende Blindwerte ausreichend zu minimieren. Die gefunde¬nen Henry-Konstanten für Ammoniumsulfat als Saataerosol stimmten gut mit in der Literatur gefundenen Werten überein. Die Werte für Natriumnitrat und Natriumchlorid als Saataerosol waren kleiner als die von Ammoniumsulfat aber größer als der Wert von reinem Wasser. Für Ammoniumnitrat und Kaliumsulfat konnten keine Konstanten berechnet werden. Alle drei Saataerosole führten zu einem „Salting-in“. Das bedeutet, dass bei Erhöhung der Salzmolalität auch die Glyoxalkonzentration im Partikel stieg. Diese Beobachtungen sind auch in der Litera¬tur beschrieben, wobei die Ergebnisse dort nicht auf der Durchführung von Kammerexperi¬menten beruhen, sondern mittels bulk-Experimenten generiert wurden. Für die Trennung der Imidazole wurde eine neue Filterextraktionsmethode entwickelt, wobei sich ein Gemisch aus mit HCl angesäuertem ACN/H2O im Verhältnis 9/1 als optimales Extrak¬tionsmittel herausstellte. Drei verschiedenen Imidazole konnten mit dieser Methode quanti¬fiziert werden, nämlich 1-H-Imidazol-4-carbaldehyd (IC), Imidazol (IM) und 2,2‘-Biimidazol (BI). Die Effizienzen lagen für BI bei 95%, für IC bei 58% und für IM bei 75%. Kammerexperimente unter Zugabe von Ammoniak zeigten höhere Imidazolkonzentrationen als solche ohne. Wurden die Experimente ohne Ammoniak in Anwesenheit von Ammoni¬umsulfat durchgeführt, wurden höhere Imidazol-Konzentrationen gefunden als ohne Ammo¬niumionen. Auch die relative Luftfeuchtigkeit spielte eine wichtige Rolle, da sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige relative Luftfeuchtigkeit zu einer verminderten Imidazolbildung führte. Durch mit 13C-markiertem Kohlenstoff durchgeführte Experimente konnte eindeutig gezeigt werden, dass es sich bei den gebildeten Imidazolen und Glyoxalprodukte handelte. Außerdem konnte der in der Literatur beschriebene Bildungsmechanismus erfolgreich weiter¬entwickelt werden. Während der CYPHEX Kampagne in Zypern konnten erstmalig Imidazole in Feldproben nach¬gewiesen werden. Das Hauptprodukt IC zeigte einen tageszeitlichen Verlauf mit höheren Kon¬zentrationen während der Nacht und korrelierte signifikant aber schwach mit der Acidität und Ammoniumionenkonzentration des gefundenen Aerosols.

INSTANTANEOUS PHOTOSYNTHETIC RESPONSE TO TEMPERATURE OF MATURE FOREST CANOPIES AND EXPERIMENTALLY WARMED SEEDLINGS

Tropical trees have been shown to be more susceptible to warming compared to temperate species, and have shown growth and photosynthetic declines at elevated temperatures as little as 3oC above ambient. However, regional and global vegetation models lack the data needed to accurately represent physiological response to increased temperatures in tropical forests. We compared the instantaneous photosynthetic responses to elevated temperatures of four mature tropical rainforest tree species in Puerto Rico and the temperate broadleaf species sugar maple (Acer saccharum) in Michigan. Contrary to expectations, leaves in the upper canopy of both temperate and tropical forests had temperature optima that are already exceeded by mean daily leaf temperatures. This indicates that tropical and temperate forests are already seeing photosynthesis decline at mid-day temperature. This decline may worsen as air temperatures rise with climate change if trees are unable to acclimate, increasing the likelihood that forests may shift from carbon sinks to sources. A secondary study was conducted on experimentally warmed sugar maple seedlings to determine if photosynthesis had been able to acclimate to +5oC air temperature over four years. Species abundance models had predicted a decline of sugar maple within the Upper Peninsula of Michigan over the next 100 years, due to elevated temperature and altered precipitation. Instantaneous photosynthetic temperature response curves on both control and heated seedlings showed that the differences between treatments were not statistically significant, though there was a 16% increase in temperature optima and a 3% increase in maximum rates of photosynthesis in warmed plots. Though evidence of acclimation was not significant, the seedlings did not fare poorly as the models suggest.

Molecular phylogeny and biogeography of the dung beetle genus Temnoplectron Westwood (Scarabaeidae: Scarabaeinae) from Australia’s wet tropics

The landscape of the Australian Wet Tropics can be described as islands of montane rainforest Surrounded by warmer or more xeric habitats. Historical glaciation cycles have caused expansion and contraction of these rainforest islands leading to consistent patterns of genetic divergence within species of vertebrates. To explore whether this dynamic history has promoted speciation in endemic and diverse groups Of insects, we used a combination of mtDNA sequencing and morphological characters to estimate relationships and the tempo of divergence among Australian representatives of the dung beetle genus Temnoplectron. This phylogenetic hypothesis shares a number of well-supported clades with a previously published phylogenetic hypothesis based on morphological data. though statistical support for several nodes is weak. Sister species relationships well-supported in both tree topologies. and a tree obtained by combining the two data sets. suggest that speciation has mostly been allopatric. We identify a number of speciation barriers, which coincide with phylogeographic breaks found in vertebrate species. Large sequence divergences between species emphasize that speciation events are ancient (pre-Pleistocene). The flightless, rainforest species appear to have speciated rapidly. but also in the distant past. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Aoruroides queenslandensis n. sp (Oxyurida : Thelastomatoidea), a new nematode from Australian Panesthiinae (Blattodea : Blaberidae)

A new thelastomatid, Aoruroides queenslandensis, is described from two native Australian cockroaches, Panesthia tryoni tryoni Shaw and P. cribrata Saussure, from sub-tropical rainforest in south-eastern Queensland. Species of Aoruroides Travassos & Kloss, 1958 have previously been reported from cockroaches found in Brazil and the Philippines, but A. queenslandensis n. sp. is the first species of this genus found in Australia. The new species differs from the other members of Aoruroides principally in the position of the nerve-ring and egg morphology.

A Site Description of the CARICOMP Mangrove, Seagrass and Coral Reef Sites in Bocas del Toro, Panama

Bocas del Toro is located in the western region of the Republic of Panama. It is part of a province of approximately 8917 km(2) with an estimated 68% of its area covered by tropical rainforest. The area receives 2870 mm/year of rainfall. The dry and rainy seasons are not clearly defined. There are two periods each of low and high rainfall, March and September-October, and July and December, respectively. Mangrove forests, seagrass meadows and coral reefs are vast, covering large areas in the shallow waters surrounding the islands of the archipelago and along the mainland coast. The CARICOMP sites were established in 1998-99 and are periodically monitored following Level I protocol. Herein we describe the sites in a regional context and present the baseline data for each site. This paper fulfills the requirements of the formal site description for CARICOMP monitoring sites.

GuiaTreeKey, a multi-access electronic key to identify tree genera in French Guiana

International audience

Pollen-based differentiation of Amazonian rainforest communities and implications for lowland palaeoecology in tropical South America

An ongoing controversy in Amazonian palaeoecology is the manner in which Amazonian rainforest communities have responded to environmental change over the last glacial–interglacial cycle. Much of this controversy results from an inability to identify the floristic heterogeneity exhibited by rainforest communities within fossil pollen records. We apply multivariate (Principal Components Analysis) and classification (Unweighted Pair Group with Arithmetic Mean Agglomerative Classification) techniques to floral-biometric, modern pollen trap and lake sediment pollen data situated within different rainforest communities in the tropical lowlands of Amazonian Bolivia. Modern pollen rain analyses from artificial pollen traps show that evergreen terra firme (well-drained), evergreen terra firme liana, evergreen seasonally inundated, and evergreen riparian rainforests may be readily differentiated, floristically and palynologically. Analogue matching techniques, based on Euclidean distance measures, are employed to compare these pollen signatures with surface sediment pollen assemblages from five lakes: Laguna Bella Vista, Laguna Chaplin, and Laguna Huachi situated within the Madeira-Tapajós moist forest ecoregion, and Laguna Isirere and Laguna Loma Suarez, which are situated within forest patches in the Beni savanna ecoregion. The same numerical techniques are used to compare rainforest pollen trap signatures with the fossil pollen record of Laguna Chaplin.

Mobilization of seed reserves during germination of four tropical species of the Amazon Rainforest

Seed reserve mobilization during germination of the Amazonian species Myciaria dubia (camu-camu), Eugenia stipitata(araca-boi), Dipteryx odorata (cumaru) and Hymenaea courbaril (jatoba) was evaluated. Seeds were placed in germination chambers at 30 degrees C with it 12 h photoperiod. Analysis of primary metabolites (carbohydrates, lipids and proteins) and fatty acid composition were carried out in quiescent seeds and at four germination stages after radicle protrusion. Germination was high in all species but there were statistically significant differences between species. Differences were also observed with regard to the duration of the germination period. The seeds showed variation in the content and composition of the analyzed compounds. indicating that the mobilization rates of these compounds may affect germination velocity.

Testing the Performance of Fourteen Native Tropical Tree Species in Two Abandoned Pastures of the Lacandon Rainforest Region of Chiapas, Mexico

The rainforest of Mexico has been degraded and severely fragmented, and urgently require restoration. However, the practice of restoration has been limited by the lack of species-specific data on survival and growth responses to local environmental variation. This study explores the differential performance of 14 wet tropical early-, mid- or late-successional tree species that were grown in two abandoned pastures with contrasting land-use histories. After 18 months, seedling survival and growth of at least 7 of the 14 tree species studied were significantly higher in the site with a much longer history of land use (site 2). Saplings of the three early-successional species showed exceptional growth rates. However, differences in performance were noted in relation to the differential soil properties between the experimental sites. Mid-successional species generally showed slow growth rates but high seedling survival, whereas late-successional species exhibited poor seedling survival at both the study sites. Stepwise linear regressions revealed that the species integrated response index combining survivorship and growth measurements, was influenced mostly by differences in soil pH between the two abandoned pastures. Our results suggest that local environmental variation among abandoned pastures of contrasting land-use histories influences sapling survival and growth. Furthermore, the similarity of responses among species with the same successional status allowed us to make some preliminary site and species-specific silvicultural recommendations. Future field experiments should extend the number of species and the range of environmental conditions to identify site generalists or more narrowly adapted species, that we would call sensitive.

A test of alternative models of diversification in tropical rainforests: Ecological gradients vs. rainforest refugia

Comparison of mitochondrial and morphological divergence in eight populations of a widespread leaf-litter skink is used to determine the relative importance of geographic isolation and natural selection in generating phenotypic diversity in the Wet Tropics Rainforest region of Australia. The populations occur in two geographically isolated regions, and within each region, in two different habitats (closed rainforest and tall open forest) that span a well characterized ecological gradient. Morphological differences among ancient geographic isolates (separated for several million years, judging by their mitochondrial DNA sequence divergence) were slight, but morphological and life history differences among habitats were large and occurred despite moderate to high levels of mitochondrial gene flow. A field experiment identified avian predation as one potential agent of natural selection. These results indicate that natural selection operating across ecological gradients can be more important than geographic isolation in similar habitats in generating phenotypic diversity. In addition, our results indicate that selection is sufficiently strong to overcome the homogenizing effects of gene flow, a necessary first step toward speciation in continuously distributed populations. Because ecological gradients may be a source of evolutionary novelty, and perhaps new species, their conservation warrants greater attention. This is particularly true in tropical regions, where most reserves do not include ecological gradients and transitional habitats.

Carpal glands in feral pigs (Sus domesticus) in tropical lowland rainforest in north-east Queensland, Australia

Carpal glands (CG) of 105 feral pigs Sus domesticus, caught in the tropical lowland rainforest in northeast Queensland, Australia, between 1999 and 2004, were investigated to examine their function in chemical communication between animals, and their histology. Female feral pigs show significantly larger CG on the right leg than on the left leg while there were no side-specific differences in males. CG on both legs were significantly larger in reproductive than in non-reproductive females, but they did not differ between pregnant and lactating females. The results suggest that CG are involved in the defensive behaviour of reproductive females but not in the identification of the mother by piglets. The area of the left CG was significantly bigger in males compared to females, but no significant difference could be shown for the CG on the right legs. CG of same-aged boars did not change significantly in size throughout the year while females showed smaller CG on the left leg in January and February suggesting that CG may be involved in intra-matriarchal group communication, Same sized and aged boars did not show any correlations between the size of the CG and the weight of their testes and the serum levels of testosterone. These results suggest that CG are not involved in advertising dominance in boars. The histological investigation of CG showed that they are active in feral pigs in the lowland rainforest, consist mainly of apocrine tissue and that their hairs may play a role in distributing secretion.