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Succession and Disturbance in Sandhills Vegetation: Constructing Models for Managing Biological Diversity

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Abstract

Abstract: The Centennial Sandhills of southwest Montana support a mosaic of shrub-dominated vegetation in various stages of succession. The persistence of rare plants and plant communities depends on the presence of both early and late seral vegetation. Disturbances by fire, grazing, and burrowing are important processes opposing plant succession and influencing vegetation dynamics. We sampled vegetation in wind erosion (blowout), deposition, and stabilized sites on upper and lower slopes. Canonical correspondence analysis was employed to describe vegetation changes that occur during succession as soil organic matter and plant canopy cover increase and bare soil decreases. We used information on the effects of fire, ungulate grazing, and pocket gopher ( Thomomys talpoides) burrowing, and our empirically derived successional sequence, to develop a model of sandhills vegetation dynamics operating at local and regional scales. The model suggests that fire followed by intense ungulate grazing may be the only way to restore early seral vegetation to areas of low topographic relief. In areas of high topographic relief, restoring presettlement fire frequency should be adequate to maintain pocket gopher habitat and thus a high proportion of early seral vegetation. These hypotheses should be tested through a process of adaptive management aimed at sustaining a mosaic of early and late seral vegetation capable of supporting the full spectrum of native species.

Abstract

Resumen: Las centenarias colinas de arena del suroeste de Montana soportan un mosaico de vegetación dominado por arbustos en varios estados de sucesión. La persistencia de especies de plantas raras y comunidades de plantas depende de la presencia de vegetación tanto temprana como tardía. Las perturbaciones por fuego, pastoreo y madrigueras son procesos importantes que se oponen a la sucesión e influencían las dinámicas de la vegetación. Muestreamos la vegetación en puntos de erosión por viento, sitios de deposiciones y sitios establizados en pendientes altas y bajas. El análisis canónico de correspondencia se empleo para describir los cambios en la vegetación que ocurren durante la sucesión para cuando la materia orgánica del suelo y la cobertura del dosel aumentan y el suelo desnudo disminuye. Utilizamos información de los efectos del fuego, pastoreo por unguluados y construcción de madrigueras por tuzas ( Thomomys talpoides), además de una secuencia sucesional empíricamente derivada para la construcción de un modelo de la dinámica de la vegetación en colinas de arena operando a escala local y regional. El modelo sugiere que el fuego seguido de un pastoreo intenso por ungulados puede ser la única via para restablecer la vegetación seral temprana en áreas de relieve topográfico bajo. En áreas de alto relieve topográfico, el pre-establecimiento de la frecuencia de incendios a niveles de pre-colonización debe ser adecuado para mantener el hábitat de tuzas y así mantener una alta proporción de vegetación seral temprana. Creemos que estas hipótesis deben ser probadas mediante procesos de manejo adaptable con la intención de mantener un mosaico de vegetación seral temprana y tardía, capaz de soportar el espectro completo de especies nativas.

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