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Is early life cycle success a determinant of the abundance of red spruce and balsam fir?

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Abstract:

Red spruce (Picea rubens Sarg.) and balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) are sympatric in much of the Acadian Forest, but their relative regeneration success during the changing climates of the Holocene and after harvest in the modern forest has been distinctly different. Early life stage behavior may contribute to these differences. We report that seed germination by red spruce was equally fast and complete in warm and cool temperature regimes, while balsam fir germination was slower and less complete in both, especially the cool regime. Also, seedling shoot growth of red spruce exhibited a highly plastic response to increased light and water by maintaining continuous neoformed growth throughout the growing season, while balsam fir seedlings set bud after very little epicotyl development. Therefore, the root/shoot ratio of balsam fir was about twice that of red spruce, regardless of available light or water. Neoformed shoot growth under conditions of ample moisture and light would give red spruce a competitive advantage, but the relatively high root/shoot ratio of balsam fir seedlings would lower the likelihood that water and (or) mineral nutrients would limit shoot growth. The effects of these and other differences in life stage behavior on species abundance over time are discussed.

L’épinette rouge (Picea rubens Sarg.) et le sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) sont sympatriques dans une grande partie de la forêt acadienne, mais le succès relatif de leur régénération a été très différent pendant les changements climatiques de l’Holocène et après la récolte forestière de l’ère moderne. Leur comportement pendant les premières étapes de leur cycle vital peut contribuer à expliquer ces différences. Nous présentons des résultats montrant que la germination des graines d’épinette rouge est aussi rapide et complète sous des régimes de température chaude ou fraîche, alors que la germination du sapin baumier est plus lente et moins complète sous ces deux régimes, particulièrement sous le régime de température fraîche. De plus, la croissance des pousses de semis d’épinette rouge a une réaction fortement plastique face à une plus grande disponibilité en lumière et en eau en maintenant une croissance continuelle des pousses nouvellement formées tout au long de la saison de croissance, alors que les semis de sapin baumier forment des bourgeons dès les premiers stades de développement des épicotyles. Par conséquent, le rapport entre les biomasses racinaire et aérienne du sapin baumier est environ le double de celui de l’épinette rouge, peu importe la disponibilité en lumière ou en eau. La croissance des pousses nouvellement formées sous des conditions de forte disponibilité en eau et en lumière donnerait un avantage compétitif à l’épinette rouge, mais la valeur relativement élevée du rapport entre les biomasses racinaire et aérienne des semis de sapin baumier diminuerait la probabilité que l’eau et (ou) les éléments minéraux viennent limiter la croissance des pousses. Nous discutons des effets de ces différences et d’autres particularités du comportement pendant les étapes du cycle vital de ces espèces sur leur abondance en fonction du temps.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2008

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