Effects of dispersal, shrubs, and density-dependent mortality on seed and seedling distributions in temperate forests

Authors: Lambers, Janneke Hille Ris; Clark, James S

Source: Canadian Journal of Forest Research, Volume 33, Number 5, May 2003 , pp. 783-795(13)

Publisher: NRC Research Press

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Processes limiting recruitment of trees may have large impacts on forest dynamics. In this paper, we determined the effects of dispersal, shrubs (Rhododendron maximum), and density-dependent mortality on seed and seedling distributions of Southern Appalachian trees. We quantified the spatial distribution of seed rain, seed bank densities, first-year seedlings, and older than first-year seedlings in five vegetation plots. We fit models to these data assuming effects of limited dispersal, R. maximum (an understory shrub), and (or) density-dependent mortality (as well as a null model with none of these effects) and used best-fitting models to indicate which processes affected a particular species. We found that all factors examined limit species distributions, and thus, affect seedling dynamics. Seedling densities are higher near parent trees long after dispersal occurs. This pattern is less frequently observed for animal-dispersed species than for wind-dispersed species, presumably due to secondary dispersal of seeds by animals. Seedling densities of five species are decreased beneath R. maximum. Shade tolerance does not explain which species are affected, suggesting that factors other than low light are responsible for increased seedling mortality under this shrub. Our results suggest that density-dependent mortality affects four species, decreasing seedling densities close to parent trees. Dispersal, density-dependent mortality, and R. maximum all act in ways that may promote or limit diversity, illustrating that multiple factors are likely to control species diversity.

Les processus qui limitent le recrutement des arbres peuvent avoir des impacts importants sur la dynamique forestière. Dans cette étude, nous avons déterminé les effets de la dispersion, des arbustes (Rhododendron maximum) et de la mortalité liée à la densité sur la distribution des graines et des semis d'arbres du sud des Appalaches. Nous avons quantifié la distribution spatiale de la pluie de graines, de la densité des banques de semis, des semis dans leur première année et de ceux de plus d'un an dans cinq placettes échantillons. Nous avons estimé les paramètres de modèles à l'aide de ces données en assumant les effets d'une dispersion limitée, du R. maximum (un arbuste du sous-étage) et (ou) de la mortalité liée à la densité (de même qu'un modèle de base ignorant tous ces effets) et nous avons utilisé les modèles avec le meilleur ajustement pour indiquer quels sont les processus affectant une espèce en particulier. Nous avons trouvé que tous les facteurs examinés limitent la distribution des espèces et par conséquent la composition de la communauté. La densité des semis est plus élevée à proximité des arbres parents longtemps après qu'il y ait eu dispersion. Ce patron est observé moins fréquemment pour les espèces zoochores que pour les espèces anémochores, probablement dû fait d'une dispersion secondaire des graines par les animaux. La densité des semis de cinq espèces diminue sous R. maximum. La tolérance à l'ombre ne permet pas d'expliquer quelles espèces sont affectées, ce qui suggère que des facteurs autres que la lumière sont responsables de l'augmentation de la mortalité des semis sous cet arbuste. Nos résultats indiquent que la mortalité causée par la densité affecte quatre espèces, diminuant de ce fait la densité des semis à proximité des arbres parents. La dispersion, la mortalité liée à la densité et R. maximum agissent tous de façon à promouvoir ou limiter la coexistence des espèces, illustrant comment des facteurs multiples contrôlent la diversité des espèces.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2003

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