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Fire and Vegetation in a Temperate Peat Bog: Implications for the Management of Threatened Species

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Abstract

Abstract: Fire plays an important role in structuring wetland ecosystems, but previous studies of New Zealand wetlands have lacked adequate experimental controls. We investigated the effects of fire on the vegetation of a New Zealand peat bog through analysis of microclimate patterns, vegetation change, and peat stratigraphy. We focused on the role of fire in sustaining threatened plant species such as the critically endangered orchid Corybas carsei. Experimental fire significantly increased the surface radiation and daytime soil temperature, and these elevated levels of radiation and temperature persisted 53 months after burning. Immediately after fire no living plant material remained in the burn plots, but within 2 months many of the rhizomatous species were resprouting and 50 months later had returned to prefire abundance. Obligate-seeding species did not recover their former abundance, but several species not observed in the plots prior to the burns established after fire. Species richness, diversity, and evenness increased following fire but declined in the control plots. Species dominance decreased after fire but increased in the control plots. C. carsei, which was killed during the fire, reappeared in the burn plots 1 year later at a higher density than prior to burning and was still present 4 years after fire. C. carsei flowering was also enhanced following the fire. We found evidence of historical fires, which was supported by radiocarbon dates from a much older adjacent wetland. Our results suggest that disturbances such as fire are important for maintaining a diversity of plant communities, including the presence of nationally threatened and declining plant species in peat bogs. Without such disturbances species such as C. carsei are likely to become locally extinct.

Abstract

Resumen: Los incendios juegan un papel importante en la estructuración de ecosistemas de humedales, pero los estudios previos de los humedales de Nueva Zelanda carecían de controles experimentales adecuados. Investigamos los efectos del fuego en la vegetación de una turba pantanosa de Nueva Zelanda mediante el análisis de patrones microclimáticos, el cambio de vegetación y la estratigrafía de la turba. Nos enfocamos en el papel del fuego en el mantenimiento de especies de plantas amenazadas como la orquídea ( Corybas carsei ) críticamente amenazada. Los incendios experimentales incrementaron significativamente la superficie de radiación y la temperatura diurna del suelo y estos niveles elevados de radiación y temperatura persistieron por 53 meses después de la quema. Inmediatamente después del incendio no quedaba ninguna planta viva en los cuadrantes quemados, pero en cuestión de 2 meses, muchas de las especies rizomatozas estuvieron retoñando por 50 meses y han retornado a la abundancia presente antes del incendio. Las especies de semillas obligadas no recuperaron su abundancia previa, pero varias especies que no se observaban en los cuadrantes antes de las quemas se establecieron después del incendio. La riqueza de especies, la diversidad y la uniformidad incrementaron después del incendio, pero disminuyeron en los cuadrantes control. La dominancia de especies disminuyó después del incendio pero incrementó en los cuadrantes control. C. carsei, que había muerto durante el incendio reapareció un año después en los cuadrantes quemados con una densidad mayor que la que tenía antes del incendio y estaba aún presente 4 años después del incendio. También incrementó el número de C. carsei floreciendo después del incendio. Encontramos evidencias de incendios históricos, lo cual es apoyado por fechas de radiocarbón de un humedal adyacente mucho más viejo. Nuestros resultados sugieren que perturbaciones tales como los incendios son importantes para el mantenimiento de una diversidad de comunidades de plantas, incluyendo la presencia de especies de plantas amenazadas a nivel nacional y en disminución en turbas pantanosas. Sin estas perturbaciones, es posible que especies como C. carsei posiblemente se extingan localmente.

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