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The Paleobotanical Record of Colombia: Implications for Biogeography and Biodiversity

Henry Hooghiemstra, Vincent M. Wijninga and Antoine M. Cleef
Annals of the Missouri Botanical Garden
Vol. 93, No. 2 (Aug., 2006), pp. 297-324
Stable URL: http://www.jstor.org/stable/40035727
Page Count: 28
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The Paleobotanical Record of Colombia: Implications for Biogeography and Biodiversity
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Abstract

Plant microfossil and macrofossil associations obtained from six dated sections from the area of the basin of Bogotá (2550 m, Eastern Cordillera, Colombia) show the evolution of the late Neogene Andean montane forest, triggered by the Andean orogeny. Progressive adaptation of warm tropical taxa to cool montane conditions, evolution of new neotropical montane taxa, and immigration of temperate Laurasian, Holarctic, and Austral-Antarctic elements gave shape to the present-day montane forest. Vegetational characteristics inferred from fossil plant associations reveal the altitude at the time of deposition. Neogene forests are floristically compared with contemporary forests at comparable altitudinal intervals in the surroundings of the Bogotá basin; however, the absence of taxa that had not yet arrived, or evolved, is most salient and shows that non-analogue plant communities are common. The main phases of montane forest development are: (1) pre-uplift phase of the late Miocene with abundant lowland taxa with tropical or neotropical affinities (Mauritia Kunth, Amanoa Aubl., Ceiba Miller, and representatives of Humiriaceae); montane forest rich in Podocarpaceae (potentially including Nageia Gaertn., Podocarpus L'Hér., Prumnopitys Phil., and Retrophyllum C. N. Page) covered other previously uplifted areas in the region; (2) toward the early Pliocene the area was uplifted to ca. 1000 m; the relative proportion of temperate taxa of North American and southern South American stock increased and occupied the slopes of the low mountains; and (3) by the middle Pliocene uplift had proceeded to ca. 2000-2200 m and tropical lowland taxa, which are now restricted to altitudes below 1000 m, are no longer recorded in the fossil plant associations; the increase in the number of newly appearing montane taxa (Myrica L., Turpinia Vent., Gunnera L., Bocconia L., Gaiadendron G. Don f., Daphnopsis C. Martius, and Monnina Ruiz & Pav.) suggests a significant increase of diversity. Until the late Pliocene there is little to no evidence for the existence of the páramo; taxa such as Xyris L., Hypericum L., Carex L., Montia L., and Ranunculus L. might have formed swamp or bog vegetation only. It is believed that these taxa colonized mountaintops with half-open vegetation; these areas extended when the mountains reached above upper forest line elevations. The distribution areas of the endemic genera of the Espeletiinae largely coincide with the youngest parts (< 5 Ma) of the northern Andes. Changing climatic conditions forced individual plant species to migrate vertically. Composition of plant communities changed continuously and vegetation belts frequently were altitudinally squeezed or offered possibilities for expansion. This long process stimulated speciation and provoked sequential non-analogue vegetation types. Thus, the biodiversity hotspot of the northern Andes has a dynamic history. /// Los microfósiles de plantas y asociaciones de macrofósiles obtenidos de seis secciones fechadas del área de la cuenca de Bogotá (2550 m, Cordillera Oriental, Colombia) demuestran la evolución del bosque andino del Neógeno tardío, accionado por la orogenia andina. La adaptación progresiva de taxones tropicales calidos hacia las condiciones frías montanas, la evolución de nuevos taxones neotropicales montanos y la migración de elementos templados laurásicos, holárticos y austral-antárticos dieron forma al bosque montano actual. Las características de la vegetación deducidas de las asociaciones de plantas fósiles revelan la altitud al momento de los depósitos. Los bosques neógenes se comparan florísticamente con bosques contemporáneos a intervalos altitudinales comparables en los alrededores de la cuenca de Bogotá; sin embargo, la ausencia de taxones que todavía no habían llegado, o desarrollado, es sobresaliente y demuestra que las comunidades de plantas no análogas son comunes. Las fases principales del desarrollo del bosque montano son: (1) fase pre-levantamiento del Mioceno tardío con abundancia de taxones de las tierras bajas con afinidades tropicales o neotropicales (Mauritia Kunth, Amanoa Aubl., Ceiba Miller y representantes de Humiriaceae); un bosque montano rico en Podocarpaceae (potencialmente incluyendo Nageia Gaertn., Podocarpus L'Hér., Prumnopitys Phil. y Retrophyllum C. N. Page) cubría otras áreas previamente levantadas en la región; (2) hacia el Plioceno temprano el área se elevó ca. 1000 m; la proporción relativa de taxones templados de origen norteamericano y suramericano meridional aumentó y ocupó las vertientes de las montañas bajas; y (3) hacia el Plioceno medio, el levantamiento había llegado hasta ca. 2000-2200 m y taxones tropicales de las tierras bajas, que actualmente se restringen a las altitudes bajo los 1000 m, ya no se registran más en los registros fósiles de asociaciones de plantas; el aumento del número de taxones montanos nuevos (Myrica L., Turpinia Vent., Gunnera L., Bocconia L., Gaiadendron G. Don f., Daphnopsis C. Martius y Monnina Ruiz y Pav.) sugiere un aumento significativo de la diversidad. Hasta el Plioceno tardío, hay poco a ninguna evidencia de la existencia del páramo; taxones como por ejemplo Xyris L., Hypericum L., Carex L., Montia L. y Ranunculus L. pudieron haber formado sólo vegetación de los pantanales o las turbas. Se cree que estos taxones colonizaron las cimas de las montaiñas con vegetación semi-abierta; estas áreas se extendieron cuando las montañas alcanzaron elevaciones sobre el límite superior del bosque. Las áreas de distribución de los géneros endémicos de Espeletiinae coinciden en gran parte con las regiones más jóvenes (< 5 Ma) de los Andes del norte. Condiciones climáticas cambiantes forzaron a especies individuales de plantas a migrar verticalmente. La composición de las comunidades de plantas cambia continuamente y los cinturones de vegetación fueron comprimidos altitudinalmente o se ofrecieron posibilidades de expansión. Este largo proceso estimuló especiación y provocó tipos de vegetación secuenciales no análogos, Así el punto caliente de biodiversidad de los Andes del norte tiene una historia dinámica.

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