Primary succession pathway of Norway spruce communities on land-uplift seashores

Abstract

The rising Gulf of Bothnia coastlines provide sequences of primary succession. This paper, based on data from transects in northeast Sweden (63º 51’ N, 20º 43’ E), elucidates the pathway of Norway spruce community succession on ground-moraine seashores. We studied spatial and temporal variation in depth of surface organic layer, cover of field layer and bottom layer, density of spruce categories from current seedlings to mature and dead spruce, and diversity changes. We found that field layer declines in cover while bottom layer increases in cover and that field and bottom layers and spruce category diversity show unimodal trends with time of succession. Modal diversity occurred after 100 to 200 years for field- and bottom-layer types and after 200 to 230 years for spruce categories. We also found that spruce seedlings are able to colonize after only 30 to 40 years of succession (25 to 35 cm above mean sea level), that spruce category size increases with time of succession, and that spruce mortality occurs both among small-sized trees at earlier stages and among larger-sized trees at later stages approaching old-growth conditions. We present successional stages of field- and bottom-layer types, and of spruce categories, developed from TWINSPAN analyses and models of organic layer depth development over time.

Résumé

Le soulèvement des côtes du golfe de Botnie permet aux plantes de coloniser les surfaces exondées par un phénomène de succession primaire. Dans cet article, nous expliquons le déroulement de la succession menant à l’établissement d’une communauté d’Épinette de Norvège sur des moraines situées près du bord de la mer. Pour ce faire, nous avons utilisé des données récoltées le long de transects dans le nord-est de la Suède (63˚51’n, 20˚43’e). Nous avons étudié la variation spatiotemporelle de l’épaisseur de la couche organique de surface, du couvert des herbacées et des plantes de la strate muscinale, de la densité des diverses catégories d’épinettes (des plantules jusqu’aux arbres matures ou morts), ainsi que de la diversité végétale. Nous avons observé que le couvert des herbacées diminue, alors que celui de la strate muscinale augmente au cours de la succession. Les strates herbacée et muscinale et la diversité des catégories d’épinettes suivent des directions unimodales pendant la succession. Le mode de la diversité survient après 100 à 200 ans pour les strates herbacée et muscinale, et après 200 à 230 ans pour les diverses catégories d’épinettes. Les plantules d’épinettes sont capables de coloniser le milieu après seulement 30 à 40 ans de succession, c’est-à-dire lorsque le niveau du sol se situe entre 25 et 35 cm au-dessus du niveau moyen de la mer. De plus, la taille des catégories d’épinettes augmente pendant la succession. La mortalité des épinettes se produit autant chez les arbres de petite taille au début de la succession que chez les grands arbres des forêts âgées. En conclusion, nous présentons les stades de succession des strates herbacée et muscinale et des catégories d’épinettes développés à partir des analyses TWINSPAN, ainsi que des modèles du développement de la couche organique de surface en fonction du temps.

Key Words:

• Colonization
• Ground moraine
• Isostatic rebound
• Picea abies
• TWINSPAN

Mots-clés:

• Colonisation
• Moraine du bord de la mer
• Relèvement isostatique
• Picea abies
• TWINSPAN