Plant community and diversity change due to localized permafrost dynamics in bogs of western Canada

Author: Beilman D.W.

Source: Canadian Journal of Botany, Volume 79, Number 8, August 2001 , pp. 983-993(11)

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Abstract:

Localized permafrost formation and melt at the southern limit of permafrost has a large effect on boreal bog plant community structure and diversity in continental western Canada (Alberta, Saskatchewan, and Manitoba). Non-metric multidimensional scaling ordinations show that non-permafrost-affected bogs, areas currently underlain by permafrost (frost mounds), and areas of permafrost degradation (internal lawns) have distinct plant communities. Bryophytes respond more strongly than vascular plants to lengthened environmental gradients in the bogs studied. Seventy-two vascular plant and bryophyte species were found, with mean alpha diversity (species richness) similar in bogs and internal lawns (22.6 and 22.1) and lowest on frost mounds (15.6). Beta diversity (species turnover between landforms) is greater for bryophytes (4.22) than vascular plants (2.54). Comparisons within internal lawns show highly variable height above water table, community composition, and species diversity in wet communities and reduced variability as peat accumulates and converges on dry surfaces dominated by Sphagnum fuscum (Schimp.) Klinggr. Overall, localized permafrost dynamics increase bog plant diversity by 47% by introduction of unique dry, shaded (frost mound) and wet, open (internal lawn) conditions absent from non-permafrost-affected bogs, making localized permafrost bogs one of the most bryologically diverse peatland types in western Canada.Key words: peatlands, bryophytes, plant communities, non-metric multidimensional scaling ordination, permafrost, climate change.

La formation de permafrost et de fonte, à la limite sud du permafrost, exerce une grande influence sur la structure et la diversité des communautés végétales des tourbières boréales de l'ouest continental canadien (Alberta, Saskatchewan et Manitoba). Des ordinations non métriques multidimensionnelles par échelons montrent que les tourbières non affectées par le permafrost, les sites à permafrost courant (palses) et les surfaces avec permafrost en dégradation (pelouses intérieures) portent des communautés végétales distinctes. Dans les tourbières étudiées, les bryophytes réagissent plus fortement que les plantes vasculaires aux gradients environnementaux accrus. On retrouve 72 espèces de plantes vasculaires et bryophytes, avec une alpha diversité moyenne (richesse en espèces) semblable dans les tourbières et les pelouses intérieures (22,6 et 22,1) et plus faible au dessus des palses (15,6). La béta diversité (renouvellement en espèces selon le relief) est plus prononcée chez les bryophytes (4,22) que chez les plantes vasculaires (2,54). Une comparaison des pelouses intérieures montre une grande variabilité de la profondeur de la nappe phréatique, de la composition des communautés et de la diversité en espèces dans les habitats humides, ainsi qu'une variabilité réduite à mesure que s'accumule la tourbe, en convergeant vers des surfaces plus sèches dominées par le Sphagnum fuscum (Schimp.) Klinggr. En général, la dynamique d'un permafrost localisé augmente la diversité en espèces végétales de tourbière d'environ 46%, par l'introduction de conditions sèches, ombragées (palses) et humides, ouvertes (pelouses intérieures) uniques, qui sont absentes des tourbières non-affectées par le permafrost, faisant des tourbières à permafrost localisé un des types de site tourbeux le plus diversifié en bryophytes, de l'ouest canadien.Mots clés : tourbières, bryophytes, communautés végétales, ordination non-métrique multidimensionnelle par échelons, permafrost, changement climatique.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: peatlands; bryophytes; plant communities; non-metric multidimensional scaling ordination; permafrost; climate change; tourbières; bryophytes; communautés végétales; ordination non-métrique multidimensionnelle par échelons; permafrost; changement climatique