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Keywords:

  • climate change;
  • fragmentation;
  • rare habitat;
  • water stress;
  • ponderosa pine;
  • quaking aspen;
  • Fremont cottonwood;
  • manzanita;
  • pinyon pine;
  • one-seed juniper
  • Arctostaphylos pungens;
  • cambio climático;
  • estrés hídrico;
  • fragmentación;
  • hábitat raro;
  • Juniperus monosperma;
  • Pinus edulis;
  • P. ponderosa;
  • Populus fremontii;
  • P. tremuloides

Abstract: Understanding patterns of plant population mortality during extreme weather events is important to conservation planners because the frequency of such events is expected to increase, creating the need to integrate climatic uncertainty into management. Dominant plants provide habitat and ecosystem structure, so changes in their distribution can be expected to have cascading effects on entire communities. Observing areas that respond quickly to climate fluctuations provides foresight into future ecological changes and will help prioritize conservation efforts. We investigated patterns of mortality in six dominant plant species during a drought in the southwestern United States. We quantified population mortality for each species across its regional distribution and tested hypotheses to identify ecological stress gradients for each species. Our results revealed three major patterns: (1) dominant species from diverse habitat types (i.e., riparian, chaparral, and low- to high-elevation forests) exhibited significant mortality, indicating that the effects of drought were widespread; (2) average mortality differed among dominant species (one-seed juniper[Juniperus monosperma (Engelm.) Sarg.] 3.3%; manzanita[Arctostaphylos pungens Kunth], 14.6%; quaking aspen[Populus tremuloides Michx.], 15.4%; ponderosa pine[Pinus ponderosa P. & C. Lawson], 15.9%; Fremont cottonwood[Populus fremontii S. Wats.], 20.7%; and pinyon pine[Pinus edulis Engelm.], 41.4%); (3) all dominant species showed localized patterns of very high mortality (24–100%) consistent with water stress gradients. Land managers should plan for climatic uncertainty by promoting tree recruitment in rare habitat types, alleviating unnatural levels of competition on dominant plants, and conserving sites across water stress gradients. High-stress sites, such as those we examined, have conservation value as barometers of change and because they may harbor genotypes that are adapted to climatic extremes.

Resumen: El entendimiento de los patrones de mortalidad de poblaciones de plantas durante eventos climáticos extremos es importante para los planificadores de conservación porque se espera que la frecuencia de tales eventos aumente, creando la necesidad de integrar la incertidumbre climática a la gestión. Las plantas dominantes proporcionan hábitat y estructura al ecosistema, así que se puede esperar que cambios en su distribución tengan efectos de cascada en toda la comunidad. La observación de áreas que responden rápidamente a las fluctuaciones climáticas proporciona un panorama de futuros cambios ecológicos y ayudará a la definición de prioridades de esfuerzos de conservación. Investigamos los patrones de mortalidad en seis especies de plantas dominantes durante una sequía en el suroeste de Estados Unidos. Cuantificamos la mortalidad poblacional para cada especie en su área de distribución regional y probamos hipótesis para identificar los gradientes de estrés ecológico para cada especie. Nuestros resultados revelaron tres patrones mayores: (1) las especies dominantes en diversos tipos de hábitats (i.e., ribereño, chaparral y bosques de baja a alta elevación) presentaron mortalidad significativa, lo que indica que los efectos de la sequía fueron extendidos; (2) la mortalidad promedio fue diferente (Juniperus monosperma [Engelm.] Sarg.) 3.3%; Arctostaphylos pungens Kunth, 14.6%; Populus tremuloides Michx., 15.4%; Pinus ponderosa P. & C. Lawson, 15.9%; Populus fremontii S. Wats., 20.7%; y Pinus edulis Engelm., 41.4%); (3) todas las especies dominantes mostraron patrones localizados de mortalidad muy alta (24–100%) consistentes con gradientes de estrés hídrico. Los gestores de tierras deberían planificar para la incertidumbre climática mediante la promoción del reclutamiento de árboles en tipos de hábitat raros, lo que aligeraría los niveles no naturales de competencia sobre las plantas dominantes y conservaría sitios a lo largo de gradientes de estrés hídrico. Los sitios con estrés alto, como los que examinamos, tienen valor de conservación como barómetros de cambio y porque pueden albergar genotipos que están adaptados a cambios climáticos extremos.