Population dynamics of epiphytic bromeliads: Life strategies and the role of host branches

SummaryEpiphytes need to balance the trade-off between long-term survival and colonizing new branches in their resource-limited and high-risk canopy habitats. We censused populations of five bromeliad species over two years and calculated matrix population models to determine the key factors influencing population growth rates. Additionally, logistic regression models were applied to study how demographic features change with microsite characteristics and disturbance.The bromeliads studied are slow-growing, with species preferring thinner branches maturing faster. Population growth rates were below unity in all species except for the drought-resistant Tillandsia juncea. Population growth rates depended almost exclusively on survival, above all of adult plants. Fecundity had only little impact, even in species of the outer canopy where branchfall-related disturbance and mortality are frequent.Survival rates and the probability to become reproductive increased with light availability in most species. Microsite characteristics had the greatest impact on seedling survival, although this contributed very little to population growth rates.We conclude that branchfall-related mortality is a key factor for population persistence of epiphytes dwelling in the outer canopy, and that resource availability constrains the possibility to counteract disturbance with higher fecundity. For species of the outer canopy an increased disturbance by more frequent strong winds could further constrain population growth. Because population persistence strongly relies on the survival of adult plants, harvesting bromeliads for ornamental or other purposes should be restricted to immature individuals. In the future, better models of epiphyte populations in a habitat with highly patchily dynamics should be based on a metapopulation approach.

ZusammenfassungIn ihrem ressourcenarmen und risikoreichen Lebensraum bewegen sich Epiphyten im Spannungsfeld zwischen Überleben und der Kolonisierung von weiteren Ästen. Die Populationen von fünf Bromelien-Arten wurden über zwei Jahre beobachtet. Mit Hilfe von Matrix-Populationsmodellen wurden die Schlüsselfaktoren identifiziert, die die Populationswachstumsraten determinieren, und logistische Regressionsmodelle wurden eingesetzt, um die Auswirkungen von Astcharakteristika und Störungen auf demographische Parameter zu analysieren.Die untersuchten Bromelien sind langsamwüchsig, wobei Arten mit einer Präferenz für dünne Äste schneller fertil werden. Mit Ausnahme der xeromorphen Tillandsia juncea wiesen alle Arten Populationswachstumsraten <1 auf. Diese hängen fast ausschließlich vom Überleben, vor allem der adulten Pflanzen, ab. Fekundität hatte hingegen nur einen sehr geringen Einfluss auf die Populationswachstumsraten. Das gilt auch für Arten des äußeren Kronenbereichs, wo Störungen und Mortalität durch Astbruch häufig sind.Die Überlebenswahrscheinlichkeit und die Wahrscheinlichkeit, das reproduktive Stadium zu erreichen, stiegen mit zunehmender Lichtverfügbarkeit. Astcharakteristika hatten den größten Einfluss auf die Überlebenswahrscheinlichkeit von Keimlingen.Durch Astbruch bedingte Mortalität ist ein Schlüsselfaktor für den Fortbestand von Epiphytenpopulationen im äußeren Kronenbereich, wobei ein Ausgleich der höheren Störungsfrequenz durch erhöhten reproduktiven Output von der Ressourcenverfügbarkeit stark eingeschränkt wird. Unter diesen Voraussetzungen könnte eine weitere Zunahme von Störungen durch Astbruch, hervorgerufen durch häufigeres und verstärktes Auftreten von Stürmen, das Populationswachstum weiter beeinträchtigen. Da die Populationswachstumsraten in hohem Maß vom Überleben adulter Pflanzen abhängen, sollte das Besammeln von Epiphyten als Zierpflanzen auf juvenile Individuen beschränkt werden. Zukünftige Untersuchungen sollten einen Metapopulationsansatz in Betracht ziehen, um dem dynamischen Charakter des epiphytischen Habitats gerecht zu werden.