Light climate and growth in shade-tolerant Fagus crenata, Acer mono and Carpinus cordata

Abstract:

We studied the relation between light climate and growth strategies in canopy species Fagus crenata and Acer mono, and subcanopy species Carpinus cordata, to evaluate if differences in growth strategy can contribute to coexistence of shade-tolerant tree species. The study was carried out in the Ogawa Forest Reserve in central Honshu, Japan. For saplings of each species, we analyzed the relation between growth patterns and tree-size and light-environment factors. All three species had higher growth-rates in higher light levels, but an increase in light level affected growth rates differently in the three species. Acer mono had the highest growth rates, and was most affected by annual variation in the environment, probably temperature and duration of sunshine. Fagus crenata had lower growth rates and showed little annual variation in growth. Only Fagus crenata showed response in the 90–100% canopy-cover range. Carpinus cordata had intermediate growth rates, and crown size and growth rate were not much affected by light levels. Both Fagus crenata and Carpinus cordata had conservative growth patterns which may enhance their survival in the shade. Although interaction among the three species is not important, difference in growth patterns affects each species’ chances for survival and may help promote coexistence in heterogeneous light environments.

Résumé:

Nous avons étudié les relations entre la lumière et les stratégies de croissance de deux espèces composant la voûte forestière, Fagus crenata et Acer mono, et d’une espèce sous-dominante Carpinus cordata, pour évaluer dans quelle mesure les différences dans leurs stratégies de croissance pourraient contribuer à la coexistence d’espèces arborescentes tolérantes à l’ombrage. L’étude a été effectuée dans la réserve forestière Ogawa dans le centre du Honshu, au Japon. Nous avons analysé les relations entre les patrons de croissance, la taille des arbres et la lumière. Toutes les espèces ont affiché un taux de croissance supérieur à des niveaux élevés de lumière, bien que l’augmentation des niveaux de lumière ait influencé de manière différente les taux de croissance des trois espèces. Acer mono est l’espèce qui a montré le taux de croissance le plus élevé et qui est la plus touchée par certaines variations écologiques annuelles, vraisemblablement la température et la durée de l’ensoleillement. Fagus crenata a connu un taux de croissance inférieur et de faibles variations annuelles de la croissance. Il a réagi sous un couvert de 90 à 100 %. Carpinus cordata a connu un taux de croissance intermédiaire, la taille de la couronne et le taux de croissance n’étant pas très affectés par les niveaux de lumière. Fagus crenata et Carpinus cordata ont tous deux des patrons de croissance monotones qui pourraient contribuer à accroître leur survie à l’ombre. Bien que les interactions entre les trois espèces ne soient pas considérables, il demeure que les différences observées entre les patrons de croissance influent sur les chances de survie de chaque espèce et elles pourraient favoriser leur coexistence dans des environnements présentant une forte hétérogénéité au plan de la lumière.

Keywords::

• light environment
• Ogawa Forest Reserve
• shade tolerance
• top-shoot extension growth
• tree sizes

Mots-clés::

• photo-environnement
• Réserve forestière Ogawa
• tolérance à l’ombrage
• croissance élongative des rameaux terminaux
• taille des arbres