Vegetation responses to conifer encroachment in a western Cascade meadow: a chronosequence approach

摘要

Conifer invasion of mountain meadows is pervasive in western North America, but its consequences for plant composition and diversity have not been studied. We used a chronosequence approach to reconstruct temporal patterns of vegetation change in response to ~200years of conifer encroachment of a dry, montane meadow in the western Cascade Range, Oregon. Tree age distributions, forest structure, light, and vegetation composition were determined for three hundred and fifty-six 10m × 10m samples representing a gradient from open meadow to old forest (>90years). Nonmetric multidimensional scaling revealed strong turnover in species composition from open meadow to old forest. Ordination axes were highly correlated with light availability and density/basal area of encroaching grand fir, Abies grandis (Dougl. ex D. Don) Lindl., and lodgepole pine, Pinus contorta Dougl. ex Loud. Cover of meadow species declined steeply with establishment of A. grandis; richness declined more gradually and extirpations of meadow species were rare. Forest herbs colonized within two decades of tree establishment and within 60-80years dominated the understory flora. In contrast with meadow species, changes in richness and cover of forest herbs were weakly related to changes in forest structure. Rapid replacement of meadow by forest species and long-term effects of trees on soils may limit potential for restoration of these unique habitats.L'invasion par les conifères des prairies montagneuses, est omniprésente dans l'ouest de l'Amérique du Nord, mais on en a jamais étudié les impacts sur la composition et la diversité végétale. Les auteurs utilisent une chronoséquence pour reconstruire les patrons temporels du changement de la végétation, en réaction à ~200 ans d'avancées des conifères, dans une prairie montagnarde sèche de l'ouest du Cascade Range, en Oregon. Les auteurs ont déterminé la distribution de l'âge des arbres, la structure forestière, la lumière et la composition de la végétation, sur 356 échantillons de 10 m × 10 m représentant un gradient allant de la prairie ouverte à la forêt surannée (<90 ans). L'ordination selon une échelle multidimensionnelle non-métrique (NMS) révèle un forte rotation dans la composition en espèces, de la prairie à la forêt surannée. Les axes d'ordination sont fortement corrélées avec la disponibilité de la lumière et la surface densité/basale du pin lodgepole et du sapin grand fir. La couverture par les espèces de prairie diminue rapidement avec l'établissement de l'Abies; la richesse décline plus graduellement et l'extirpation d'espèce de prairie est rare. En moins de deux décades d'établissement des arbres, les herbacées forestières s'installent et dominent le sous-étage en moins de 60-80 ans. Contrairement aux espèces de la prairie, les changements dans la richesse et la couverture des herbacées forestières montrent peu de relation avec la structure forestière. Le remplacement rapide des espèces de la prairie par les espèces forestières et l'effet à long terme des arbres sur le sol pourraient limiter le potentiel de restauration de ces habitats uniques.