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Composition and carbon dynamics of forests in northeastern North America in a future, warmer world

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Abstract:

Increasing temperatures, precipitation extremes, and other anthropogenic influences (pollutant deposition, increasing carbon dioxide) will influence future forest composition and productivity in the northeastern United States and eastern Canada. This synthesis of empirical and modeling studies includes tree DNA evidence suggesting tree migrations since the last glaciation were much slower, at least under postglacial conditions, than is needed to keep up with current and future climate warming. Exceedances of US and Canadian ozone air quality standards are apparent and offset CO2-induced gains in biomass and predispose trees to other stresses. The deposition of nitrogen and sulfate in the northeastern United States changes forest nutrient availability and retention, reduces reproductive success and frost hardiness, causes physical damage to leaf surfaces, and alters performance of forest pests and diseases. These interacting stresses may increase future tree declines and ecosystem disturbances during transition to a warmer climate. Recent modeling work predicts warmer climates will increase suitable habitat (not necessarily actual distribution) for most tree species in the northeastern United States. Species whose habitat is declining in the northeastern United States currently occur in Canadian forests and may expand northward with warming. Paleoecological studies suggest local factors may interact with, even overwhelm, climatic effects, causing lags and thresholds leading to sudden large shifts in vegetation.

L’augmentation des températures, les extrêmes de précipitation et d’autres facteurs anthropogéniques (les dépôts d’agents polluants, l’augmentation du dioxyde de carbone) influenceront la composition et la productivité future des forêts du nord-est des États-Unis et de l’est du Canada. Cette synthèse d’études empiriques et de modélisation inclut des preuves basées sur l’ADN des arbres qui indiquent que les migrations d’arbres depuis la dernière glaciation ont été beaucoup plus lentes, du moins dans les conditions qui ont suivi la glaciation, qu’elles devraient l’être pour suivre le rythme du réchauffement actuel et futur du climat. Les dépassements des normes de qualité de l’air des États-Unis et du Canada pour l’ozone sont apparents; ils annulent les gains de biomasse dus au CO2 et prédisposent les arbres à d’autres stress. Les dépôts d’azote et de sulfates dans le nord-est modifient la disponibilité et la rétention des nutriments dans les forêts, réduisent le succès de reproduction et la résistance au gel, causent des dommages physiques à la surface des feuilles et modifient la performance des organismes nuisibles et des maladies des arbres. Ces stress qui interagissent les uns avec les autres pourraient accentuer le dépérissement des arbres et la perturbation des écosystèmes durant la période de transition vers un climat plus chaud. Des travaux récents de modélisation prédisent que des conditions climatiques plus chaudes augmenteront les habitats (pas nécessairement l’aire de répartition actuelle) qui conviennent à la plupart des espèces d’arbres dans le nord-est des États-Unis. Des espèces dont l’habitat est en déclin aux États-Unis sont présentes dans les forêts canadiennes aujourd’hui et pourraient s’étendre vers le nord avec le réchauffement. Des études paléoécologiques indiquent que des facteurs locaux pourraient interagir avec les effets du climat, voir même les éclipser, causant des décalages et des seuils entraînant des changements soudains et importants dans la végétation.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2009

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