Modeling spatial patterns of plant distribution as a consequence of hydrological dynamic processes in a venezuelan flooding savanna

Abstract

This study presents the main results of the analysis and integration of ecological ordination and spatially explicit relationshipsinto an ecological-spatial model. This allows understanding, evaluating and predicting the distribution of dominant plant species in a changing flooding savanna landscape affected by embankments in the plains of the Orinoco river (Llanos del Orinoco), Venezuela. An ecological analysis of the relationship between plant species and environmental factors (relative altitude and soil water content), and species response using Gaussian logistic models was carried out. These ecological responses are integrated into a spatial model using a Digital Elevation Model (DEM) providing elevation as a spatial variable. Plant distributions of the dominant species were mapped based on the ecological knowledge generated from the Gaussian responses and DEM. Plant species community composition gradually changes with flooding conditions and the dominant species have a strong relation to subtle soil water content variations. Leersia hexandra and Panicum laxum are the main dominant species, and present a complementary relation without niche overlapping, whereas Eleocharis intersticnta and Paspalum chaffanjonii are dominant in small areas with medium-low frequency and cover values. The model allows prediction of changes in savanna species diversity as a result of modified flooding regimes within the landscape.

Este estudio presenta los principales resultados del análisis e integración de ordenación ecológica y modelos espacialmente explícitos dentro de un modelo ecológico-espacial. Este modelo permite entender, evaluar y predecir la distribución de especies dominantes de plantas en un paisaje de sabana inundable afectado por la construcción de diques en los Llanos del Orinoco, Venezuela. Como datos ecológicos de entrada usamos los análisis y resultados sobre la relación entre las especies de plantas y los factores ambientales (contenido de agua en el suelo y altitud relativa), y la respuesta de las especies utilizando modelos logísticos Gaussianos. Estas respuestas ecológicas son integradas dentro de un modelo espacial usando un Modelo Digital de Elevación como variable espacial. Se produjeron mapas de las distribuciones de plantas de las especies dominantes con base en el conocimiento ecológico generado en la respuesta Gaussiana y el Modelo Digital de Elevación. La comunidad de plantas cambia gradualmente con la condición de inundación y las especies dominantes presentan una fuerte relación con sutiles variaciones del contenido de agua en el suelo. Leersia hexandra y Panicum laxum son las principales especies dominantes y presentan una relación de complementariedad sin sobreposición de nicho, mientras que Eleocharis intersticnta y Paspalum chaffanjonii son plantas dominantes en pequeñas áreas con valores medios-bajos de frecuencia y cobertura. El modelo permite la predicción de cambios en la diversidad de especies de plantas como un resultado de los regímenes de inundación modificados dentro del paisaje.