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Changes in needle morphology of shade-tolerant seedlings after partial overstory canopy removal

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Recent studies with early-successional conifers have shown a correlation between changes in light regimes and changes in needle morphology. The objective of this study was to test the hypothesis that needles of late-successional conifers also respond to increased irradiance. We compared needle morphology of three co-occurring conifers, grand fir (Abies grandis (Dougl. ex D. Don) Lindl.), subalpine fir (Abies lasiocarpa (Hook.) Nutt.), and Engelmann spruce (Picea engelmannii Parry ex Engelm.). Morphological characteristics were examined for 4 years across three light environments: (1) open-canopy stands with 64% transmittance, (2) stands with 63% transmittance after a partial overstory removal treatment, and (3) closed-canopy stands with 29% transmittance. Needle width and length differed by year, but not by light environment. Mean stomatal density differed across years for all three species and increased with increasing irradiance for subalpine fir and Engelmann spruce. The number of mesophyll layers and the size of individual palisade mesophyll cells did not differ among the different light environments. The number of epidermis cell layers in each species was insensitive to changes in light environment and time. Our results indicate that these three conifers were unable to morphologically adapt their needles to an increase in light transmission caused by the partial removal of overstory canopies.

Des études récentes sur des conifères de début de succession ont montré l'existence d'une corrélation entre les variations du régime lumineux et la morphologie des aiguilles. L'objectif de la présente étude était de tester l' hy po thèse voulant que les aiguilles de conifères de fin de succession répondent également à une augmentation de l' irra diance. Nous avons comparé la morphologie de trois conifères cooccurrents : le sapin grandissime (Abies grandis (Dougl. ex D. Don) Lindl.), le sapin subalpin (Abies lasiocarpa (Hook.) Nutt.) et l'épinette d'Engelmann (Picea engelmannii Parry ex Engelm.). Des caractères morphologiques ont été examinés pendant 4 ans pour trois environnements lumineux : (1) des peuplements ouverts avec 64 % de transmittance, (2) des peuplements avec 63 % de transmittance après l'enlèvement partiel du couvert et (3) des peuplements fermés avec 29 % de transmittance. La largeur et la longueur des aiguilles changeaient d'année en année mais pas en fonction de l'environnement lumineux. La densité stomatique moyenne variait avec les années pour les trois espèces et augmentait avec l'irradiance pour le sapin subalpin et l'épinette d'Engelmann. Le nombre de couches du mésophylle et la taille des cellules palissadiques du mésophylle ne changeaient pas en fonction de l'environnement lumineux. Le nombre de couches de cellules de l'épiderme de chaque espèce était insensible aux variations de l'environnement lumineux et au temps. Nos résultats indiquent que ces trois conifères sont incapables d'adapter la morphologie de leurs aiguilles à une augmentation de la transmission de la lumière causée par l'enlèvement partiel du couvert dominant. [Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2003

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