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Fire, climate change, and forest resilience in interior Alaska

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Abstract:

In the boreal forests of interior Alaska, feedbacks that link forest soils, fire characteristics, and plant traits have supported stable cycles of forest succession for the past 6000years. This high resilience of forest stands to fire disturbance is supported by two interrelated feedback cycles: (i) interactions among disturbance regime and plant–soil–microbial feedbacks that regulate soil organic layer thickness and the cycling of energy and materials, and (ii) interactions among soil conditions, plant regeneration traits, and plant effects on the environment that maintain stable cycles of forest community composition. Unusual fire events can disrupt these cycles and trigger a regime shift of forest stands from one stability domain to another (e.g., from conifer to deciduous forest dominance). This may lead to abrupt shifts in forest cover in response to changing climate and fire regime, particularly at sites with intermediate levels of moisture availability where stand-scale feedback cycles are only weakly constrained by environmental conditions. However, the loss of resilience in individual stands may foster resilience at the landscape scale, if changes in the landscape configuration of forest cover types feedback to stabilize regional patterns of fire behavior and climate conditions.

Dans la forêt boréale de l’intérieur de l’Alaska, les rétroactions qui relient les sols forestiers, les caractéristiques des incendies et celles de la végétation ont assuré le maintien des cycles de succession forestière pendant les 6000 dernières années. Cette grande résilience des peuplements forestiers face aux perturbations causées par le feu est le résultat de deux cycles interreliés de rétroactions : (i) les interactions entre le régime de perturbations et les rétroactions entre les plantes, le sol et les microbes qui contrôlent l’épaisseur de l’horizon organique du sol et le recyclage de l’énergie et des matériaux et (ii) les interactions entre les conditions du sol, les caractéristiques de la régénération des plantes et les effets des plantes sur l’environnement qui maintiennent la stabilité des cycles de composition des communautés forestières. Les incendies inhabituels peuvent perturber ces cycles et déclencher un changement de régime des peuplements forestiers d’un domaine de stabilité à un autre (p. ex., d’une forêt dominée par des conifères à une forêt dominée par des feuillus). Cela peut entraîner des changements abrupts dans le couvert forestier en réponse aux changements climatiques et à la modification du régime de feux, particulièrement dans les stations avec un niveau intermédiaire de disponibilité en eau où les cycles de rétroaction à l’échelle du peuplement sont assujettis seulement faiblement aux conditions environnementales. Cependant, la perte de résilience de peuplements particuliers peut favoriser la résilience à l’échelle du paysage si les changements dans la configuration des types de couvert forestier à l’échelle du paysage ont un effet de rétroaction qui stabilise les patrons régionaux du comportement du feu et des conditions climatiques.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2010

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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