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Recruitment patterns following a severe drought: long-term compositional shifts in Patagonian forests

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Abstract:

Severe droughts have the potential of inducing transient shifts in forest canopy composition by altering species-specific adult tree mortality patterns. However, permanent vegetation change will occur only if tree recruitment patterns are also affected. Here, we analyze how a massive mortality event triggered by the 1998–1999 drought affected adult and sapling mortality and recruitment in a mixed Nothofagus dombeyi (Mirb.) Blume– Austrocedrus chilensis (D. Don) Flor. et Boult. forests of northern Patagonia. Comparing drought-induced and tree-fall gaps, we assessed changes in forest composition, microenvironments, and seedling density and survival of both species. Drought-kill disturbance shifted species composition of both canopy and sapling cohorts in favour of A. chilensis. Drought gaps were characterized by a shadier and more xeric environment, affecting the recruitment pattern of N. dombeyi seedlings. The seedling cohort was composed mostly of A. chilensis, and its survival was always higher than that of N. dombeyi. Additionally, A. chilensis seedlings showed higher plasticity than N. dombeyi seedlings, increasing its root to shoot ratios in drought gaps. The results suggest that extreme drought itself is a strong driving force in forest dynamics, with important imprints on forest landscapes. Future climate-change scenarios, projecting an increased in frequency and severity of droughts, alert us about expected long-term compositional shifts in many forest ecosystems.

Les sécheresses sévères sont capables de provoquer des changements passagers dans la composition du couvert forestier en modifiant le patron de mortalité des arbres adultes propre à chaque espèce. Cependant, un changement permanent de la végétation se produira seulement si les patrons de recrutement des arbres sont aussi affectés. Dans cet article, nous analysons comment un épisode de forte mortalité déclenché par la sécheresse de 1998–1999 a affecté la mortalité des arbres matures et des gaules ainsi que le recrutement dans des forêts mélangées de Nothofagus dombeyi (Mirb.) Blume et d’Austrocedrus chilensis (D. Don) Flor. et Boult. dans le nord de la Patagonie. En comparant les trouées causées par la sécheresse d’une part et la chute des arbres d’autre part, nous avons évalué les changements dans la composition de la forêt, les microenvironnements et la densité des semis ainsi que la survie des deux espèces. La perturbation causée par la sécheresse et la mort des arbres a modifié la composition en espèces de la canopée et des cohortes de gaules en faveur de d’A.chilensis. Les trouées causées par la sécheresse étaient caractérisées par un milieu plus ombragé et plus xérique, ce qui a affecté le recrutement des semis de N. dombeyi. La cohorte de semis était surtout composée de semis d’A. chilensis et la survie de cette essence était toujours plus élevée que celle de N. dombeyi. De plus, les semis d’A. chilensis ont démontré une plus grande plasticité que ceux de N. dombeyi en augmentant leur rapport racines:tige dans les trouées causées par la sécheresse. Les résultats indiquent qu’une sécheresse sévère constitue par elle-même une puissante force de changement dans la dynamique forestière et qu’elle laisse des marques importantes sur les paysages forestiers. Les scénarios de changements climatiques futurs, qui prévoient une augmentation de la fréquence et de la sévérité des sécheresses, nous sensibilisent aux changements à long terme auxquels on devrait s’attendre dans la composition de plusieurs écosystèmes forestiers.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2008

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