Growth–survival trade‐off in temperate trees is weak and restricted to late‐successional stages

Abstract

Abstract Life‐history strategies emerge from eco‐evolutionary constraints, where organisms allocate limited resources to growth, survival, and reproduction, resulting in trade‐offs such as the growth–survival trade‐off. There is still a limited understanding of whether and how disturbance regimes and successional stages might mediate such trade‐offs, with potential consequences for species population dynamics and community assembly. Here, we investigate how disturbances shape the growth–survival trade‐off by comparing early and late‐successional forest stands across the eastern United States. Using large‐scale sampling to capture the realised niche of 68 temperate species, we estimated species‐specific mortality probabilities under zero growth (a proxy for resource‐poor environments) applying a Bayesian multilevel modelling framework. We tested trade‐offs between these estimates and species' maximum growth capacity (a proxy for resource‐rich environments), within and across early and late‐successional stands. Overall, we found a weak growth–survival trade‐off among temperate tree species ( R 2 = 0.07). No clear evidence of this trade‐off was found in early successional stands ( R 2 = 0.02), while late‐successional stands showed a relatively stronger—though still weak—positive association between species' maximum growth and mortality under zero growth conditions ( R 2 = 0.17). Disturbances therefore seem to mediate a filtering of tree life‐history strategies. Consequently, an increase in disturbance rates or changes in their regime could disrupt the growth–survival trade‐off in temperate forests. Synthesis : Life‐history strategies arise from eco‐evolutionary constraints and can lead to trade‐offs like tree growth and survival. While temperate tree species in late‐successional or low‐disturbance‐frequency forests do show a growth–survival trade‐off, this trade‐off is weak and was not found in early successional or high‐disturbance‐frequency stands, nor across all stages combined. Our findings highlight a role of disturbances in filtering life‐history strategies and their potential impact on forest dynamics and global carbon cycling but also a need to better understand the mediating processes of tree demographic trade‐offs. Resumo Estratégias de história de vida emergem de limitações eco‐evolutivas, nas quais os organismos alocam recursos limitados para crescimento, sobrevivência e reprodução, resultando em trade‐offs , como o trade‐off entre crescimento e sobrevivência. No entanto, ainda precisamos avançar na compreensão sobre se, e como diferentes regimes de distúrbios e estágios sucessionais podem mediar tais trade‐offs , com potenciais consequências para a dinâmica das espécies e a estruturação de comunidades. Neste estudo, investigamos como os distúrbios moldam o trade‐off entre crescimento e sobrevivência, comparando florestas em estágios sucessionais iniciais e tardios no leste dos Estados Unidos. Utilizamos uma amostragem em larga escala, visando capturar o nicho realizado de 68 espécies de florestas temperadas. Estimamos probabilidades de mortalidade por espécie em condições de zero crescimento (um proxy para ambientes pobres em recursos). Para isso, aplicamos uma estrutura de modelagem bayesiana multinível. Por fim, testamos os trade‐offs entre essas estimativas de probabilidade de morte e a capacidade máxima de crescimento das espécies (um proxy para ambientes ricos em recursos), dentro e entre florestas em estágios iniciais e tardios de sucessão. No geral, encontramos um trade‐off entre crescimento e sobrevivência muito fraco entre espécies de árvores em florestas temperadas ( R 2 = 0.07). Não houve evidência clara desse trade‐off em florestas de sucessão inicial ( R 2 = 0.02), enquanto florestas de sucessão tardia mostraram uma associação relativamente mais forte—embora ainda sutil—entre o crescimento máximo das espécies e a mortalidade sob condições de crescimento zero ( R 2 = 0.17). Desta forma, os distúrbios parecem atuar como um filtro nas estratégias de história de vida das árvores. Consequentemente, um aumento nas taxas de distúrbio ou mudanças em seu regime podem romper o trade‐off entre crescimento e sobrevivência em florestas temperadas. Síntese : Estratégias de história de vida surgem de limitações eco‐evolutivas e podem levar a trade‐offs entre crescimento e sobrevivência em árvores. Enquanto espécies de árvores de florestas temperadas em florestas de sucessão tardia ou com baixa frequência de distúrbios apresentam um trade‐off entre crescimento e sobrevivência, esse trade‐off é fraco e não foi encontrado em florestas de sucessão inicial ou com alta frequência de distúrbios, nem quando considerados todos os estágios em conjunto. Nossos resultados destacam o papel dos distúrbios na filtragem de estratégias de história de vida e seu impacto potencial na dinâmica florestal e no ciclo global do carbono, e também a necessidade de compreender melhor os processos mediadores dos trade‐offs demográficos em árvores.