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A model of wind-influenced leaf litterfall in a mixed hardwood forest

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Abstract:



Litterfall is an important ecological process in forest ecosystem functioning. Some attempts have been made to develop spatially explicit models of litterfall, but wind influence has never been included. Therefore, we studied the effect of wind on litterfall in an intimately mixed birch-oak forest using tree diameter and position as input data. After testing a litterfall model that assumed isotropic leaf dispersal, an anisotropic dispersal module was developed to account for wind influence. Using leaf fall data of 104 litter traps, isotropic and anisotropic models were optimized for silver birch (Betula pendula Roth), pedunculate oak (Quercus robur L.), and red oak (Quercus rubra L.) and model quality was compared. The anisotropic leaf litterfall model proved to be relevant because (i) the estimated litterfall directions corresponded very well to prevailing wind directions during leaf fall and (ii) including directionality significantly increased the goodness of fit of the models for both oak species but not for birch. Consequently, prevailing wind directions during leaf fall affected leaf dispersal in a broad-leaved deciduous forest. Insight into the spatial variability of the litter layer in forest ecosystems can benefit from the improved understanding of small-scale litterfall processes.

La chute de litière est un processus écologique important dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers. On a tenté à quelques reprises de développer des modèles de chute de litière spatialement explicites mais l'influence du vent n'a jamais été prise en compte. Par conséquent, nous avons étudié l'effet du vent sur la chute de litière dans une forêt composée d'un mélange homogène de bouleau et de chênes en utilisant la position et le diamètre des arbres comme données de base. Après avoir testé un modèle de chute de litière qui assume une dispersion isotrope des feuilles, un module de dispersion anisotrope a été développé pour tenir compte de l'influence du vent. À l'aide de données de chute de litière provenant de 104 trappes à litière, des modèles de dispersion isotrope et anisotrope ont été optimisés pour le bouleau verruqueux (Betula pendula Roth), le chêne pédonculé (Quercus robur L.) et le chêne rouge (Quercus rubra L.) et leur qualité a été comparée. Le modèle de dispersion anisotrope s'est avéré pertinent parce que (i) les directions estimées de la chute de litière correspondaient très bien aux directions des vents dominants lors de la chute des feuilles et (ii) l'inclusion du facteur directionnel a significativement augmenté la qualité de l'ajustement des modèles pour les deux espèces de chêne mais non pour le bouleau. Par conséquent, la direction des vents dominants lors de la chute des feuilles a influencé la dispersion des feuilles dans une forêt feuillue caducifoliée. Une meilleure compréhension des processus de chute de litière à petite échelle peut aider à mieux cerner la variabilité spatiale de la couche de litière dans les écosystèmes forestiers.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2003-02-01

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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