Effects of increased cloud-cover on a montane forest landscape

Abstract:

Although increased cloud-cover may reduce global temperature response to trace gas emissions, it is an important climatic change from an ecological perspective. For plants, cloud-cover reduces photosynthesis and alters establishment; these effects differ among species. The differential effects may be modified, however, by pattern at the landscape level, such as forest edges. Here we include cloud-cover and the edge effects of a snow avalanche path in a simulation of the dynamics of a montane forest using a spatially explicit implementation of the JABOWA-FORET model. Cloud cover is simulated by a 10% reduction in ambient light. Alternately we forced constant full sunlight, constant mortality for conifers, or both, on a strip of simulated cells in order to maintain an avalanche path. Higher light levels maintained on the path allow the persistence of shade-intolerant species that otherwise decline under a scenario of increased cloud-cover (deciduous proportion on 800 cells changes from 0.19 to 0.11 rather than 0.15 to 0.04). A constant population on the path maintains temporary populations elsewhere. Diversity would decline with increased cloud-cover (from 2.3 to 2.0 mean richness), but in cloudier conditions an avalanche path supports higher diversity (2.1) across the entire landscape. Similarly, basal area on sites is reduced by cloud-cover with (6 683 cm² - 5 957 cm²) or without (6 180 cm² - 4 988 cm²) the edge effects, but a path does contribute to higher overall basal area. Spatial structure at such fine scale must be considered in projecting the effects of global climatic change on plant communities and the effect of regional diversity on local diversity.

Résumé:

Bien qu’une augmentation du couvert de nuage puisse contribuer à atténuer la réponse de la température du globe à l’émission de gaz traces, elle représente un changement climatique important vu sous l’angle de l’écologie. Pour les plantes, le couvert nuageux réduit la photosynthèse et modifie leurs conditions d’établissement. Ces effets varient selon les espèces mais ils peuvent être modulés par les patrons du paysage, comme les bordures forestières. Nous considérons ici le couvert de nuage et les effets de bordure le long d’un couloir d’avalanche de neige dans la simulation de la dynamique d’une forêt de montagne en utilisant le modèle spatial JABOWA-FORET. La simulation prend en compte le couvert de nuage en réduisant de 10 % la lumière ambiante. Nous avons tour à tour imposé une contrainte de pleine lumière constante, de mortalité constante chez les conifères, ou les deux, sur une bande de cellules de simulation de façon à maintenir un couloir d’avalanche. Des niveaux plus élevés de lumière dans le couloir ont permis le maintien d’espèces intolérantes à l’ombrage qui auraient autrement décliné suivant le scénario d’une augmentation du couvert de nuage (sur 800 cellules, la proportion d’espèces décidues passe de 0,19 à 0,11 plutôt que de 0,15 à 0,04). Une population constante dans le couloir contribue à maintenir des populations de transition ailleurs. La diversité diminuerait avec une augmentation du couvert de nuage (richesse moyenne de 2,3 à 2,0), mais sous des conditions plus nuageuses le couloir d’avalanche présenterait une diversité plus grande (2,1) dans l’ensemble du paysage. De la même manière, la surface terrière sur les sites diminuerait sous couvert nuageux avec (6 683 cm² - 5 957 cm²) ou sans (6 180 cm² - 4 988 cm²) effet de bordure, mais un couloir contribue à une augmentation de la surface terrière totale. La structure spatiale à une échelle aussi fine doit être prise en compte dans la prévision des conséquences des changements climatiques sur les communautés végétales et de l’effet de la diversité régionale sur la diversité locale.

Keywords::

• avalanche
• climatic change
• edge
• metapopulation
• simulation

Mots clés::

• avalanche
• changement climatique
• bordure
• métapopulation
• simulation