Proglacial succession of biological soil crusts and vascular plants: biotic interactions in the High Arctic

摘要

To evaluate the hypothesis that biological soil crusts facilitate the establishment and maintenance of vascular plants during succession, we studied the distribution patterns of crusts and vascular plants along a High Arctic glacier foreland and compared the success of plants growing in and out of crusted substrate. Multivariate analyses determined that distance from the glacier and crust cover were the most important variables, explaining 11% and 9% of the variance in the vegetation data, respectively. Surfaces colonized by biological soil crusts generally supported higher plant densities and showed positive associations with the most dominant, long-lived plant species such as Saxifraga oppositifolia L., Salix arctica Pall., and Dryas integrifolia Vahl. Crusts facilitate plant establishment and growth in early and midsuccession but may compete for available resources further along the chronosequence. This study recognizes subtle direct influences of crust on vegetation density but also draws attention to a much larger overall positive effect on community structure. Succession on this foreland proceeds via a “directional-replacement” model and supports a well-developed community of biological soil crusts and vascular plants with greater species richness, cover, and density compared with other glacier foreland vegetation communities previously investigated on Ellesmere Island, Nunavut.Afin d'évaluer si les croûtes biologiques facilitent la colonization et la survie des plantes vasculaires durant la succession, nous avons étudié la distribution des croûtes et des plantes vasculaires le long d'un terrain proglaciaire dans le Haut-Arctique et avons comparé le succès des plantes poussant dans et hors de la croûte. Des analyses multivariées de la végétation ont démontré que la distance du glacier et le recouvrement de la croûte étaient les variables les plus importantes, expliquant respectivement 11 % et 9 % de la variance. Les surfaces colonisées par les croûtes biologiques avaient des densités de plantes plus élevées et étaient associées positivement avec les espèces les plus dominantes et de longue vie, telles que Saxifraga oppositifolia L., Salix arctica Pall. et Dryas integrifolia Vahl. Nos résultats identifient des influences directes et subtiles des croûtes sur la densité de la végétation et attirent également l'attention sur un effet positif beaucoup plus grand sur la structure de la communauté. Les croûtes facilitent la colonization et la croissance des plantes au début et à la mi succession mais peuvent être en compétition pour les ressources disponibles plus loin le long du chronoséquence. La succession sur ce terrain proglaciaire suit un modèle de « remplacement-directionnel » avec des communautés bien développées de croûtes biologiques et de plantes vasculaires. De plus, ces dernières ont des valeurs de richesse spécifique, de recouvrement et de densité plus élevées comparativement à d'autres communautés de végétation proglaciaire précédemment étudiées sur l'Île d'Ellesmere, Nunavut.