Effects of Widespread Drought-Induced Aspen Mortality on Understory Plants

Authors


anderegg@stanford.edu

Abstract

Forest die-off around the world is expected to increase in coming decades as temperature increases due to climate change. Forest die-off will likely affect understory plant communities, which have substantial influence on regional biological diversity, ecosystem function, and land–atmosphere interactions, but how die-off alters these plant communities is largely unknown. We examined changes in understory plant communities following a widespread, drought-induced die-off of trembling aspen (Populus tremuloides) in the western United States. We assessed shrub and herbaceous cover and volume in quadrats in 55 plots located across a wide range of levels of aspen mortality. We measured species richness and composition of herbaceous plant communities by recording species presence and absence in 12 sets of paired (1 healthy, 1 dying) aspen plots. Although understory composition in healthy and dying stands was heterogeneous across the landscape, shrub abundance, cover, and volume were higher and abundance of herbaceous species, cover, and volume were lower in dying aspen stands. Shrub cover and volume increased from 2009 to 2011 in dying stands, which suggests that shrub growth and expansion is ongoing. Species richness of herbs declined by 23% in dying stands. Composition of herbs differed significantly between dying and healthy stands. Richness of non-native species did not differ between stand types. The understory community in dying aspen stands was not similar to other shrub-dominated plant communities in the region and may constitute a novel community. Our results suggest that changes in understory plant communities as forests die off could be a significant indirect effect of climate change on biological diversity and forest communities.

Efectos de la Mortalidad Extensiva de Álamos Inducida por Sequía sobre Plantas del Sotobosque

Resumen

Se espera que la desaparición de bosques aumente en las próximas décadas a medida que incrementa la temperatura debido al cambio climático. La desaparición de bosques probablemente afecte a las comunidades de plantas de sotobosque, que tienen influencia sustancial sobre la diversidad biológica regional, el funcionamiento de ecosistemas y las interacciones tierra-atmosfera, pero casi no se conoce como afecta la desaparición a estas comunidades de plantas. Examinamos los cambios en las comunidades de plantas de sotobosque después de una mortalidad extensiva, inducida por sequía, de álamo (Populus tremuloides) en el occidente de Estados Unidos. Evaluamos la cobertura y volumen de arbustos y hierbas en cuadrantes en 55 parcelas localizadas en un amplio rango de niveles de mortalidad de álamos. Medimos la riqueza y composición de especies de comunidades de plantas herbáceas mediante el registro de la presencia y ausencia de especies en 12 conjuntos de parcelas pareadas de álamo (1 sana, 1 moribunda). Aunque la composición del sotobosque en parcelas sanas y moribundas fue heterogénea en el paisaje, la abundancia, cobertura y volumen de arbustos fueron mayores y la abundancia, cobertura y volumen fueron menores en parcelas de álamo moribundo. La cobertura y volumen de arbustos incrementó de 2009 a 2011 en parcelas moribundas, lo cual sugiere que esta en marcha el crecimiento y expansión de arbustos. La riqueza de especies de hierbas declinó 23% en las parcelas moribundas. La composición de hierbas difirió significativamente entre parcelas moribundas y sanas. La riqueza de especies no nativas no difirió entre tipos de parcelas. La comunidad del sotobosque en las parcelas de álamo moribundo no fue similar a otras comunidades de plantas dominadas por arbustos en la región y pueden constituir una comunidad nueva. Nuestros resultados sugieren que los cambios en las comunidades de plantas de sotobosque a medida que mueren los bosques pudiera ser un efecto indirecto significativo del cambio climático sobre la diversidad biológica y las comunidades de bosques.

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