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Predicting the impact of hemlock woolly adelgid on carbon dynamics of eastern United States forests

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Abstract:

The hemlock woolly adelgid (HWA; Adelges tsugae Annand) is an introduced insect pest that threatens to decimate eastern hemlock (Tsuga canadensis (L.) Carriere) populations. In this study, we used the ecosystem demography model in conjunction with a stochastic model of HWA spread to predict the impact of HWA infestation on the current and future forest composition, structure, and carbon (C) dynamics in the eastern United States. The spread model predicted that on average the hemlock stands south and east of the Great Lakes would be infested by 2015, southern Michigan would be reached by 2020, and northeastern Minnesota by 2030. For the period 2000–2040, the ecosystem demography model predicted a mean reduction of 0.011 Pg C·year–1 (Pg C = 1015 g C), an 8% decrease, in the uptake of carbon from eastern United States forests as a result of HWA-caused mortality, followed by an increased uptake of 0.015 Pg C·year–1 (a 12% increase) in the period 2040–2100, as the area recovers from the loss of hemlock. Overall, we conclude that while locally severe, HWA infestation is unlikely to have a significant impact on the regional patterns of carbon fluxes, given that eastern hemlock represents a limited fraction of the standing biomass of eastern forests and that it has relatively low productivity compared with the tree species that are likely to replace it.

Le puceron lanigère de la pruche (Adelges tsugae Annand) est un insecte ravageur introduit qui menace de décimer les populations de pruche du Canada (Tsuga canadensis (L.) Carrière). Dans cette étude, nous avons utilisé le modèle démographique des écosystèmes conjointement avec un modèle stochastique de propagation du puceron lanigère pour prédire l’impact de l’infestation de cet insecte sur la composition, la structure et la dynamique du carbone (C) dans l’est des États-Unis. Le modèle de propagation prédit, qu’en moyenne, les peuplements de pruche situés au sud et à l’est des Grands Lacs seront infestés vers 2015, que le sud du Michigan sera touché vers 2020 et le nord-est du Minnesota vers 2030. Pour la période allant de 2000 à 2040, le modèle d’écosystème prédit une réduction moyenne de 0,011 Pg C·an–1 (Pg C = 1015 g C), soit une diminution de 8% de l’absorption de carbone par les forêts de l’est des États-Unis due à la mortalité causée par le puceron lanigère, suivie d’une augmentation de l’absorption de 0,015 Pg C·an–1 (une augmentation de 12%) au cours de la période allant de 2040 à 2100, à mesure que la région se remet de la perte des pruches. Globalement, nous arrivons à la conclusion que, bien qu’elle soit sévère localement, il est peu probable que l’infestation du puceron lanigère ait un impact significatif sur les patrons régionaux des flux de carbone étant donné que la pruche du Canada représente une faible proportion de la biomasse sur pied dans les forêts de l’est et que la productivité de cette essence est relativement faible comparativement aux espèces d’arbre les plus susceptibles de la remplacer.

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2010

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nrc/cjfr/2010/00000040/00000001/art00013
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