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Recent woody invasion of wetlands on the Kenai Peninsula Lowlands, south-central Alaska: a major regime shift after 18 000 years of wet Sphagnum–sedge peat recruitment

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Abstract:

We document accelerating invasion of woody vegetation into wetlands on the western Kenai Peninsula lowlands. Historical aerial photography for 11 wetland sites showed that herbaceous area shrank 6.2%/decade from 1951 to 1968, and 11.1%/decade from 1968 to 1996. Corresponding rates for converting herbaceous area to shrubland were 11.5% and 13.7%/decade, respectively, and, for converting nonforest to forest, were 7.8% and 8.3%/decade, respectively. Black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) forests on three wetland perimeters established since the Little Ice Age concluded in the 1850s. Dwarf birch shrubs at three wetland sites showed median apparent tree-ring age of 13years, indicating recent shrub colonization at these sites. Peat cores at 24 wetland sites (basal peat ages 1840–18740 calibrated years before present) indicated that these peatlands originated as wet Sphagnum–sedge fens with very little woody vegetation. Local meteorological records show a 55% decline in available water since 1968, of which one-third is due to higher summer temperatures and increased evapotranspiration and two-thirds is due to lower annual precipitation. These results suggest that wet Sphagnum–sedge fens initiating since the end of the Wisconsin glaciation began to dry in the 1850s and that this drying has greatly accelerated since the 1970s.

Nous documentons l’invasion accélérée de la végétation ligneuse dans les zones humides de l’ouest des basses terres de la péninsule de Kenai. D’anciennes photographies aériennes de 11 stations humides montrent que la superficie occupée par les plantes herbacées a diminué de 6,2 % par décennie entre 1951 et 1968 et de 11,1 % par décennie entre 1968 et 1996. Les taux correspondants de conversion de la superficie occupée par les plantes herbacées en prairie boisée étaient de 11,5 et 13,7 % alors que les taux de conversion des aires non forestières en aires forestières étaient de 7,8 et 8,3 % par décennie. Des forêts d’épinette noire se sont établies en périphérie de trois zones humides depuis la fin du Petit Âge glaciaire dans les années 1850. Des bouleaux nains établis dans trois stations humides avaient un âge médian apparent de 13 ans d’après le décompte des cernes annuels; ce qui indique que la colonisation de ces stations par les arbustes est récente. Des carottes de tourbe provenant de 24 stations humides (âge de la tourbe basale allant de 1840 à 18740 années calibrées BP) indiquent qu’elles étaient initialement des tourbières humides dominées par des sphaignes et des graminées avec très peu de végétation ligneuse. Des archives météorologiques locales montrent une diminution de 55 % de l’eau disponible depuis 1968, due pour un tiers à l’augmentation des températures estivales et de l’évapotranspiration et pour les deux tiers à la diminution des précipitations annuelles. Ces résultats indiquent que les tourbières dominées par les sphaignes et les graminées formées depuis la fin de la glaciation du Wisconsin ont commencé à s’assécher durant les années 1850 et que cet assèchement s’est grandement accéléré depuis les années 1970.

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2009

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