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Growth, resource storage, and adaptation to drought in California and eastern Mediterranean oak seedlings

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Abstract:

Low recruitment of new plants as currently observed in several California oak species might partly result from insufficient storage of vital resources (reduced ability to regrow after disturbance) or from low adaptation to environmental stress, such as drought. We conducted two studies under divergent environmental conditions to compare seedlings of California oaks with ecologically equivalent species from the eastern Mediterranean region, where recruitment has been substantial over the past 25–30years. Resource concentrations (nonstructural carbohydrates and nitrogen) in taproots and the ratio of root resource content to shoot biomass did not provide evidence that Californian oak seedlings have smaller reserves for resprouting than eastern Mediterranean species in these studies. However, we observed lower seedling survival among California species, when compared with Mediterranean species, under conditions of higher drought stress. In the California deciduous Quercus douglasii Hook. & Arn., water-use efficiency as measured by leaf gas exchange and leaf 13C was lower compared with its Mediterranean equivalent Quercus ithaburensis Decne. In addition, stomatal conductance in the California evergreen Quercus agrifolia Née appeared to be less sensitive to vapor pressure deficit than in its Mediterranean equivalent Quercus calliprinos Webb. Our results suggest lower adaptation to drought in the California species tested here as compared with Mediterranean species, which will negatively impact recruitment of oaks from California under the currently drier soil conditions.

Le faible recrutement de nouveaux plants observé actuellement dans le cas de plusieurs espèces californiennes de chênes pourrait en partie être le résultat du stockage insuffisant de ressources vitales (capacité réduite de se remettre à croître après une perturbation) ou d’un manque d’adaptation à un stress environnemental tel que la sécheresse. Nous avons réalisé deux études dans des conditions environnementales divergentes pour comparer les semis des chênes de la Californie avec des espèces écologiquement équivalentes provenant de la région est de la Méditerranée où le recrutement a été important au cours des 25–30 dernières années. La concentration des ressources (hydrates de carbone non structuraux et azote) dans la racine pivotante et le rapport entre le contenu en ressources des racines et la biomasse de la tige n’a pas permis de démontrer que les semis des chênes californiens avaient moins de réserves pour produire des rejets que les espèces de l’est de la Méditerranée que nous avons étudiées. Cependant, nous avons observé un taux de survie plus faible chez les espèces californiennes comparativement aux espèces méditerranéennes dans des conditions de stress hydrique plus intense. Chez Quercus douglasii Hook. & Arn., une espèce californienne décidue, l’efficacité de l’utilisation de l’eau, mesurée par les échanges gazeux foliaires et la valeur de 13C dans les feuilles, était plus faible comparativement à l’espèce méditerranéenne équivalente Quercus ithaburensis Decne. De plus, la conductance stomatale de Quercus agrifolia Née, une espèce californienne sempervirente, a semblé être moins sensible à un déficit de pression de vapeur que l’espèce méditerranéenne équivalente Quercus calliprinos Webb. Nos résultats indiquent que les espèces californiennes testées ici sont moins bien adaptées que les espèces méditerranéennes, ce qui aura un impact négatif sur le recrutement des chênes de la Californie dans les conditions actuelles caractérisées par un sol plus sec.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2008

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