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An exotic insect and pathogen disease complex reduces aboveground tree biomass in temperate forests of eastern North America

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Abstract:

Forests store a large portion of global carbon in tree and soil biomass. However, our understanding of the factors that may reduce rates of forest carbon accumulation is incomplete. This study examines the impact of an exotic insect and fungal pathogen disease on aboveground tree biomass in forests of eastern North America. We determine how beech bark disease (BBD)— a pervasive but nonextirpating disease— influences the growth and survival of its host tree, Fagus grandifolia Ehrh., and the effects of changes in the demography of this late-successional dominant tree species on total stand-level aboveground tree biomass. Our analyses use US Forest Service Forest Inventory and Analysis data from eastern states located along a gradient in the time since introduction of BBD. In Maine, where BBD has been present for>50years, we observed reduced growth and survival of the host tree and reduced overall stand-level aboveground tree biomass compared with states where BBD arrived more recently. Additionally, there is a negative relationship between host tree abundance and overall stand-level aboveground tree biomass. Where beech is most abundant, BBD results in substantial declines in aboveground tree biomass (e.g., 11% in Maine); where beech is less abundant, we expect more modest declines (1%–4%).

Les forêts emmagasinent une grande portion du carbone global dans la biomasse des arbres et du sol. Cependant, notre compréhension des facteurs qui peuvent réduire le taux d’accumulation du carbone forestier est incomplète. Cette étude examine l’impact d’un insecte exotique et d’une maladie causée par un champignon pathogène sur la biomasse aérienne dans les forêts de l’est de l’Amérique du Nord. Nous avons déterminé de quelle façon la maladie corticale du hêtre (MCH), une maladie omniprésente mais impossible à éradiquer, influence la croissance et la survie de son hôte, Fagus grandifolia Ehrh., ainsi que les effets des changements démographiques chez cette espèce dominante de fin de succession sur la biomasse aérienne totale des arbres à l’échelle du peuplement. Nos analyses utilisent les données du Programme d’analyse et d’inventaire forestier du Service forestier des États-Unis provenant des états de l’est situés le long d’un gradient temporel d’apparition de la MCH. Dans le Maine, où la MCH est présente depuis plus de 50 ans, nous avons observé une réduction de la croissance et de la survie de l’hôte et une réduction globale à l’échelle du peuplement de la biomasse aérienne des arbres, comparativement aux états où la MCH est arrivée plus récemment. De plus, il y a une relation négative entre l’abondance de l’hôte et la biomasse aérienne globale à l’échelle du peuplement. Dans les endroits où le hêtre est le plus abondant, la MCH réduit de façon importante la biomasse aérienne des arbres (p. ex. 11 % dans le Maine); dans les endroits où le hêtre est moins abondant, on s’attend à des réductions plus modestes (1–4 %).

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2011

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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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