Non-annual tree rings in a climate-sensitive Prioria copaifera chronology in the Atrato River, Colombia

Abstract

Dendrochronology can assign exact calendar years to tree rings. In temperate climates, tree growth dormancy due to low temperatures during winter ensures that the observed tree rings are annual. Thus, it is common practice to assume annual periodicity when: (1) there is common tree growth variability shared among trees; (2) significant correlations with meteorological records with anual resolution are found. Here, we show how these criteria are not valid for trees of the tropical species Prioria copaifera Griseb., located at the Atrato River in Colombia (~ 5°N). Using dendrochronological procedures, we were able to generate a reliable tree ring-width chronology that correlated significantly with several environmental variables from the region. However, 24 radiocarbon measurements from three trees demonstrated offsets of up to 40 years that indicates that P. copaifera can produce more than one ring in certain years. This led to the conclusion that anatomical features defining tree rings were not distinguishable as being either annual or subannual. Results derived from a growth model and the instabilities found in the climate-growth relationship suggest that the climatic signal found may be due to the fact that some of the tres show annual rings for the last years when analyses were performed, however, spurious significant correlations cannot be discarded. Radiocarbon measurements done before and after the bomb spike in multiple trees are an useful and independent method to validate the identification of annual tree rings when tropical species show challenging anatomical features defining the boundaries of the growth layers.

Resumen: La dendrocronología asigna fechas calendario exactas a la formación de los anillos de crecimiento en los árboles. En zonas templadas, los árboles paran de crecer debido a las bajas temperaturas durante el invierno asegurando que los anillos observados sean anuales. Así, es común asumir que los anillos tienen periodicidad anual cuándo: 1) hay una variabilidad común en el crecimiento de los árboles; y 2) se encontraron correlaciones significativas con los datos meteorológicos con resolución anual. Nosotros mostramos que estos criterios no son válidos para la especie Prioria copaifera Griseb., localizada en el bajo río Atrato en Colombia (~ 5°N). Usando procedimientos dendrocronológicos generamos una cronología de ancho de anillos confiable que correlacionó significativamente con varias variables ambientales de la región. Sin embargo, 24 medidas de radiocarbono de 3 árboles mostraron diferencias de hasta 40 años respecto a las fechas asignadas, lo cual indica que P. copaifera puede producir más de un anillo en ciertos años. Esto llevó a la conclusión que las características anatómicas que definían los anillos no permitían distinguir si los anillos eran formados de forma anual o sub-anual. Resultados derivados de un modelo de crecimiento y de detección de inestabilidades mostraron que la relación clima-crecimiento sugiere que la señal climática encontrada puede ser debida al hecho de que la mayoría de los árboles mostraron anillos anuales durante los últimos años, sin embargo, correlaciones espurias no pueden descartarse. Las medidas de radiocarbono hechas antes y después del pico en varios árboles son un método independiente muy útil para validar la identificación de los anillos anuales.