Spatio-temporal Analysis of the Effects of Hurricane Ivan on Two Contrasting Epiphytic Orchid Species in Guanahacabibes, Cuba

Abstract

Hurricanes represent the dominant type of disturbance in many tropical coastal forests. Here, we focus on mortality of epiphytic orchids caused by hurricane Ivan in the Guanahacabibes National Park (Cuba) and subsequent population recovery. We analyzed different aspects of hurricane damage on two contrasting epiphytic orchids, Broughtonia cubensis and Dendrophylax lindenii, as observed in three plots of coastal vegetation and in three plots of semi-deciduous forest, respectively. First, we quantified the damage to host trees and orchids and explored if hurricane damage depended on height, size, or identity of the host tree. Second, we used mark connection and mark correlation functions to conduct a detailed analysis of small-scale spatial patterns in hurricane damage for host trees and orchids. Finally, we analyzed the degree of recovery after Ivan during the 6 yr following the storm. Damage of B. cubensis host trees was independent of height and size, but Ivan severely affected larger and higher host trees of D. lindenii. Spatial analysis revealed non-random structure in damage that differed between species. Broughtonia cubensis exhibited small-scale spatial correlation in the proportion of damaged orchids, whereas D. lindenii did not. Dendrophylax lindenii showed ‘patchy’ damage patterns, correlated with height, but B. cubensis did not. The relative growth rate of B. cubensis for the 5–17 mo following Ivan was only moderately reduced and fully recovered in subsequent years, whereas that of D. lindenii was severely reduced the first year and did not fully recover thereafter. We hypothesize that differences in the host, vegetation type, and the traits of the two orchids contribute to the different responses to the hurricane.

Los huracanes son el tipo dominante de perturbación en muchos bosques costeros tropicales. Aquí nos centramos en la mortalidad de las orquídeas epífitas causados por el huracán Iván en el Parque Nacional de Guanahacabibes (Cuba) y la recuperación de la población posterior. Se analizaron diferentes aspectos de los daños del huracán en dos orquídeas epífitas contrastantes, Broughtonia cubensis y Dendrophylax lindenii, en tres parcelas de vegetación costera y en tres parcelas de bosque semi-caducifolio, respectivamente. En primer lugar, hemos cuantificado el daño en los árboles hospederos de orquídeas. Se exploró si los daños del huracán dependen de la altura, el tamaño o la identidad del árbol huésped. En segundo lugar, hemos utilizado la marca de conexión y funciones de la marca de correlación para llevar a cabo un análisis detallado de los patrones espaciales a pequeña escala de los daños del huracán en árboles hospederos y orquídeas. Por último, se analizó el grado de recuperación después de Iván durante los seis años que siguieron a la tormenta. El daño de los árboles hospederos de B. cubensis fué independiente de la altura y tamaño, sin embargo, Ivan afecta preferentemente a árboles grandes que albergan a D. lindenii. El análisis espacial reveló una estructura no aleatoria del daño que difieren entre las especies. Broughtonia cubensis exhibido a pequeña escala, una correlación espacial en la proporción de orquídeas dañados mientras D. lindenii no lo hizo. Dendrophylax lindenii mostró patrones “irregulares” de daño, en correlación con la altura, no así B. cubensis. La tasa de crecimiento relativo de B. cubensis para los meses siguientes 5–17 al Ivan mostró una reducción moderada y se recuperó en los años siguientes, mientras que la de D. lindenii se redujo drásticamente durante el primer año y aún no muestras síntomas de recuperación. Nuestra hipótesis es que las diferencias en el hospedero, el tipo de vegetación en que viven y las características propias de las orquídeas, condicionan las diferentes respuestas de estas dos orquídeas al huracán.