Scale-dependent environmental controls over species composition in Alaskan black spruce communities

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Abstract:

The boreal forest is the second largest terrestrial biome, and the black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) forest type occupies a large extent of boreal North America. Black spruce communities occur in a variety of environmental conditions and are especially important in the context of climate change because of underlain permafrost in much of the northern black spruce forests, as well as their adaptation to fire disturbance. We used a classification and ordination approach to describe and name Alaskan black spruce communities and relate them to key environmental variables. We analyzed the relationship of species richness with topographic position and with soil pH using both univariate and multivariate analyses of variance. We also explored the variability in structural, physical, and soil characteristics. We described three black spruce community types and five subtypes based purely on floristic composition. Paludification and topography were the most important gradients explaining species composition for the Fairbanks region (61% variance explained). However, at the scale of interior Alaska, pH, drainage, and productivity were the strongest environmental gradients (81% variance explained). We conclude that species composition of mature black spruce forests in interior Alaska results from the complex interaction of landscape and fire history, soil pH, paludification, permafrost, and topographic position.

La forêt boréale est le deuxième plus grand biome terrestre, et la pessière à épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) occupe une grande partie de la forêt boréale en Amérique du Nord. Les pessières à épinette noire se développent dans une multitude de conditions environnementales et sont particulièrement importantes dans le contexte des changements climatiques à cause du pergélisol qui est sous-jacent dans la plupart des forêts nordiques d'épinette noire mais aussi à cause de leur adaptation aux perturbations causées par le feu. Les auteurs ont utilisé une approche de classification et d'ordination pour décrire et nommer les pessières à épinette noire de l'Alaska et les relier à des variables environnementales clefs. Ils ont analysé la relation entre la richesse en espèces et la position topographique ainsi que le pH du sol à l'aide de l'analyse de variance multivariée et de l'analyse de variance. Ils ont aussi examiné la variabilité des caractéristiques physiques et structurales du sol. Ils ont décrit trois types de pessières à épinette noire et cinq sous-types uniquement sur la base de la composition floristique. La tourbification et la topographie sont les deux plus importants gradients qui expliquent la composition en espèces pour la région de Fairbanks (61 % de la variance expliquée). Cependant, à l'échelle de l'intérieur de l'Alaska, le pH, le drainage et la productivité sont les gradients environnementaux les plus significatifs (81 % de la variance expliquée). Ils arrivent à la conclusion que la composition en espèces des forêts mature d'épinette noire de l'intérieur de l'Alaska est le résultat de l'interaction complexe entre le paysage, l'historique des feux, le pH du sol, la tourbification, le pergélisol et la position topographique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2006

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