Los modelos mecanicistas y fisiológicos pueden explicar gran parte de la variación de la productividad forestal por el clima y los suelos, pero poca de la variación en los flujos de mortalidad y las reservas de biomasa. Como científica principal de la Iniciativa de Investigación de Carbono Forestal del Centro Ciencias Forestales del Trópico-Observatorio Global Forestal de la Tierra (CTFS-ForestGEO), trato de implementar mediciones estandarizadas de las reservas y flujos de carbono forestal a lo largo de esta red de parcelas forestales, ayudar a los colaboradores de la red con análisis y escritos asociados, y contribuir a las síntesis relacionadas. Mi laboratorio también está cuantificando la variación a escala del paisaje en la estructura y dinámica del dosel forestal en Panamá, usando vehículos aéreos no-tripulados (drones) con cámaras y fotogrametría.

La abundancia de lianas (plantas trepadoras leñosas) y enredaderas (plantas trepadoras no leñosas) varía ampliamente dentro y entre bosques tropicales, con implicaciones importantes para los balances de carbono forestal. Las lianas y enredaderas reducen el crecimiento y aumentan las tasas de mortalidad de los árboles, y alteran la estructura y composición del bosque. Estudios previos han establecido que las plantas trepadoras son más abundantes en bosques secos y jóvenes, así como en los bordes - pero los científicos actualmente carecen de una comprensión mecanicista de lo que determina su abundancia en cualquier bosque o su variación entre bosques. Estamos llevando a cabo una variedad de estudios empíricos y teóricos para identificar los factores que controlan la abundancia de estos parásitos estructurales.

Un bosque tropical generalmente contiene >100 especies de plantas leñosas en un área del tamaño de una cancha de fútbol, ​​y puede contener >1,000 especies en un kilómetro cuadrado. Los ecologistas han debatido durante mucho tiempo sobre qué mecanismos impiden que unas cuantas especies superen a las demás y las excluyan. Las concesiones mutuas en el desempeño en hábitats con variaciones espaciales, así como las condiciones climáticas cambiantes juegan un papel importante, lo mismo que la interacción con enemigos naturales especializados, que suelen infestar desmesuradamente y poner en desventaja a cualquier especie en las áreas donde son más comunes. Trabajamos para evaluar la solidez de los diferentes mecanismos y cuantificar sus roles a través de una combinación de teoría y análisis empíricos. 

Las especies de plantas coexistentes difieren enormemente en las estrategias que exhiben durante sus ciclos biológicos y en sus rasgos funcionales relacionados. Un ejemplo clásico es la masa de las semillas, que comúnmente varía más de 1 millón de veces entre las especies de árboles de cualquier bosque tropical. La persistencia de esta variación claramente indica que una o más concesiones impiden que una estrategia sea superior siempre. Pero ¿cuáles son exactamente estas concesiones subyacentes? Utilizando el desarrollo teórico y los análisis empíricos, buscamos identificarlas y capturarlas de manera mecanicista, con suficiente detalle para explicar cuantitativamente los patrones de variación observados.

Los modelos de sistemas terrestres (ESM) simulan el sistema climático de la Tierra y su interacción con la vegetación y se utilizan para predecir las influencias de las situaciones políticas sobre la composición atmosférica y los climas futuros. Entre otras cosas, estos modelos simulan la retroalimentación entre los bosques tropicales y el sistema climático. Sin embargo, hoy en día no son capaces de captar correctamente la variación espacial y temporal observada en los presupuestos de carbono de los bosques tropicales, y difieren enormemente en sus predicciones de respuestas futuras. Estamos colaborando con dos equipos de desarrollo de ESM para mejorar la representación de los bosques tropicales en estos modelos, mediante la construcción de representaciones más precisas de los procesos clave y mejorando las estimaciones de parámetros. Visite las páginas NGEE-Tropics y GFLD LM3 para más detalles.

La cantidad de área foliar desplegada y la distribución por edad de las hojas varía estacional e interanualmente en los bosques tropicales en relación con el clima y es fundamental para determinar la variación temporal en los flujos de carbono, agua y energía del ecosistema. Planteamos la hipótesis de que la variación interespecífica en la fenología es un determinante clave de qué especies prosperan en bosques secos frente a bosques húmedos, en años más soleados en comparación con años más nublados y en suelos ricos frente a suelos pobres. Estamos cuantificando la fenología de miles de árboles utilizando vehículos aéreos no-tripulados (drones) con cámaras; analizando cómo la fenología de árboles y lianas individuales se relaciona con la variación temporal del clima, la variación espacial ambiental y los rasgos de las especies; y evaluando las implicaciones de la fenología para los flujos en los ecosistemas, mediante la integración de estos datos con los modelos.