Modelling direct radiation and canopy gap regimes in tropical forests

Spatial and temporal variation in the below-canopy light environment of tropical forests is not well known and its measurement is technically challenging. Distributions of gap and understory areas in forests are likewise little known because of the resource requirements of forest structural censuses and a lack of consensus over how gaps should be defined. A basic model of forest structure, based on tree allometries from the 50 ha Forest Dynamics Plot on Barro Colorado Island (BCI), Panama, and a solar positioning algorithm were used to predict spatial and temporal variation in the distribution of direct light at the forest floor. Predicted duration of direct sunlight was then compared with the distribution of gap and understory areas, delimited according to four standard gap definitions, giving predictions for the correspondence between direct light regimes and forest structure. At least 36 percent of the areas of gaps of all sizes was predicted to receive < 1 h of direct sunlight per day, and the understory to receive direct sunlight for ⥠1 h per day in up to 15 percent of its area, even when not in proximity to gaps. The predicted distribution of light changed over the course of the year with the greatest spread of light throughout the forest floor coinciding with the months when maximum daily solar elevation peaked. These predictions suggest a partial decoupling of light regimes from canopy structure, with implications for gap definitions, patch models of forest development and current understanding of tree seedling recruitment patterns.

La variacion espacial y temporal en el ambiente luminico del sotobosque de bosques tropicales no es bien conocida y su medicion es tecnicamente dificil. Las distribuciones de claros y areas de sotobosque en los bosques son poco conocidas debido a los recursos requeridos para los censos estructurales del bosque y a la falta de consenso sobre como pueden ser definidos los claros. Se utilizaron un modelo basico de estructura del bosque, basado en las alometrias de arboles de la parcela de dinamica del bosque de 50 ha de la Isla de Barro Colorado, Panama (BCI), y un algoritmo de posicion solar, para predecir la variacion espacial y temporal en la distribucion de la luz directa en el piso forestal. La prediccion de la duraci{\'o}n de la luz solar directa fue comparada con la distribucion de areas de claro y sotobosque, delimitadas de acuerdo con cuatro definiciones estandar de claro, generando predicciones de la correspondencia entre los regimenes de luz directa y de la estructura del bosque. La prediccion indico que al menos 36% de las areas de claros de todos los tamanos recibe < 1 h de luz solar directa por dia, y que el sotobosque recibe luz solar directa ⥠1 h por dia en hasta 15% de su area, aun cuando no se encuentren claros cercanos. La prediccion de la distribucion de la luz cambio en el curso del ano, con la mayor extension de luz a trav{es del piso forestal coincidiendo con los meses en que la elevacion maxima de la radiacion solar alcanzo un pico. Estas predicciones sugieren un desacoplamiento parcial de los regimenes de luz y la estructura del dosel del bosque, con implicaciones para las definiciones de claro, los modelos de parches del desarrollo del bosque y la comprension actual de los patrones de reclutamiento de plantulas de arboles.