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Hailstorm damage promotes aspen invasion into grassland

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Abstract:

Global warming is widely thought to promote the dominance of grasslands over woody vegetation, and shift the location of ecotones. In contrast, forest vegetation along the northern edge of the North American Great Plains has migrated southward over the past century into areas dominated by native grassland. Because climate change is also predicted to increase storm frequency and intensity, we quantified the impacts of an intense hailstorm on woody and herbaceous species in native grassland in the northern Great Plains of North America. The hailstorm disturbance killed or damaged mature stems of the dominant tree, aspen (Populus tremuloides Michx.), but damaged aspen stands subsequently invaded ca. 10m into neighbouring grassland. Damaged aspen stands also produced up to 20-fold more new stems having 67-fold higher total biomass compared with relatively undisturbed stands. Grasses and lichens suffered much higher rates of biomass removal (60%–76%) than did shrubs (6%–8%) immediately following the storm. The disturbance-mediated recruitment of clonal woody plants, and the unexpected sensitivity of grasses and lichens to this disturbance, may contribute to the counterintuitive expansion of trees into grasslands under a regime of increased storm frequency that is not predicted by simple ecosystem responses to warming.

On pense généralement que le réchauffement global favorise la dominance de la végétation des prairies sur celle de la forêt, et déplace la localisation des écotones. Au contraire, la végétation forestière, le long de la bordure nordique des Grandes Plaines de l’Amérique du Nord, a migré vers le sud, au cours du siècle dernier, dans des régions dominées par la prairie d’origine. Parce qu’on prédit également que le changement du climat augmentera la fréquence et l’intensité des tempêtes, les auteurs ont quantifié les impacts d’une importante tempête de grêle sur des espèces ligneuses et herbacées, dans la prairie d’origine du nord des Grandes Plaines de l’Amérique du Nord. La perturbation par la grêle a tué ou endommagé l’arbre dominant, le tremble (Populus tremuloides Michx.); cependant, les peuplements de trembles endommagés ont par la suite envahit la prairie environnante sur environ 10m. Les peuplements endommagés de trembles ont de plus produit 20 fois plus de nouvelles tiges avec une biomasse totale 67 fois plus importante comparativement aux peuplements non-perturbés. Les taux de biomasse perdue par les herbes et les lichens sont beaucoup plus importants (60%– 76%) que ceux des arbustes (6%– 8%), immédiatement après la tempête. Le recrutement de plantes ligneuses clonales, provoqué par la perturbation, et la sensibilité imprévue des herbes et des lichens envers cette perturbation, pourraient contribuer à une expansion contre intuitive des arbres dans les prairies, sous un régime d’augmentation de la fréquence des tempêtes, ce qui n’est pas prévu par la simple réaction des écosystèmes au réchauffement.

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-07-01

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