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The northern limit of Pinus banksiana Lamb. in Canada: explaining the difference between the eastern and western distributions

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Abstract:

Abstract Aim Present northern distribution limit of jack pine ( Lamb.) follows the northern limit of continuous open boreal forest in western Canada, but not in eastern Canada where it is located further south. We tested the hypothesis that fire plays a more important role than climate in explaining the present position of the northern distribution limit of jack pine. Location An experimental jack pine plantation was set up in 1992, 300 km north of the present distribution limit of the species, in the Boniface river area of northern Québec (57°43′ N, 76°05′ W). Methods Climate and fire data were used to compare sites at and north of the present distribution limit of jack pine. In 2001, surviving individuals from the plantation were measured (total height, annual shoot elongation, basal diameter, and presence/absence of cones). Results Climate data from the ten weather stations used in this study did not show major differences. The northern limit of jack pine distribution is closely associated with the occurrence of fires larger than 200 ha. Survival of the planted jack pines was 31%. About 25% of the surviving pines qualified as normal, single-stem individuals; the others were slightly uprooted and/or showed marks of erosion or foraging. Cones were produced, although no viable seeds were found. Main conclusions The low number of degree-days above 5 °C at the plantation site could explain why the seeds were not viable. However, such climate conditions are not sufficient to prevent growth, as was shown by annual shoot elongation measurements. Most of the surviving jack pines from the Boniface river plantation are relatively healthy and follow a normal developmental programme. Low fire frequency and small fire size are amongst the main factors that prevented from migrating further north or east following deglaciation in northern Québec and Labrador.

French
Résumé Objectif

La limite septentrionale actuelle de répartition du pin gris (Pinus banksiana Lamb.) suit la limite nord de la forêt boréale ouverte continue dans l'Ouest du Canada, mais pas dans l'Est où elle est située plus au sud. Nous avons testé l'hypothèse selon laquelle le feu joue un rôle plus important que le climat pour expliquer la position actuelle de la limite septentrionale de répartition du pin gris. Localisation 

Une plantation expérimentale de pin gris a été réalisée en 1992, environ 300 km au nord de la limite de répartition actuelle de l'espèce, dans la région de la rivière Boniface au Québec nordique (57°43′ N, 76°05′ O). Méthodes 

Des données sur le climat et les feux ont été utilisées afin de comparer des sites localisés près et au nord de la limite de répartition actuelle du pin gris. En 2001, les individus survivants de la plantation ont été mesurés (hauteur totale, élongation annuelle de la tige, diamètre basal et présence/absence de cônes). Résultats 

Les données climatiques des 10 stations météorologiques utilisées dans cette étude ne montrent pas de différences majeures. La limite nord de répartition du pin gris est étroitement associée à l'occurrence de feux plus grands que 200 ha. Le taux de survie des pins gris de la plantation était de 31%. Environ 25% des survivants pouvaient être qualifiés d'individus normaux à tige unique; les autres étaient légèrement déracinés et/ou montraient des signes d’érosion ou de broutement. Des cônes ont été produits, mais aucune graine n’était viable. Principales conclusions 

Le petit nombre de degrés-jours au-dessus de 5 °C au site de la plantation pourrait expliquer qu'aucune des graines produites n’était viable. Cependant, de telles conditions climatiques sont insuffisantes pour empêcher la croissance, comme le démontrent les mesures d’élongations annuelles. La plupart des pins gris survivants de la plantation de la rivière Boniface sont relativement sains et suivent un programme architectural normal. La faible fréquence des feux et la faible taille de ceux-ci sont parmi les principaux facteurs ayant empêchéPinus banksiana de migrer plus au nord ou à l'est après la déglaciation au Québec nordique et au Labrador.

Keywords: Canada; Climate; Pinus banksiana Lamb; climat; eastern Canada; feu; fire; jack pine; limite nord de répartition actuelle; migration postglaciaire; pin gris; plantation expérimentale; plantation trial; postglacial migration; present northern distribution limit; western Canada

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2699.2003.00935.x

Affiliations: 1: Département de biologie and Centre d’études nordiques, Université Laval, Sainte-Foy, Québec 2: Department of Zoology, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada

Publication date: November 1, 2003

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