Fruiting body and molecular rDNA sampling of fungi in woody debris from logged and unlogged boreal forests in northeastern Ontario

Abstract

Fungi of woody debris are a diverse and functionally important component of forest ecosystems, but are potentially threatened by forest management activities. We used fruiting body and molecular sampling of the nrLSU gene to compare the composition and richness of fungal communities between 2 decay classes of conifer logs (classes 1 and 4) and among boreal mixedwood sites from 3 management histories (mechanized clearcutting, horse-based clearcutting, and unlogged). In 5 sites per management type, 5 logs per decay class were sampled for fruiting bodies. Wood samples for DNA extraction were collected from the logs at 3 mechanized logged and 3 unlogged forest sites. Fruiting body surveys yielded 116 species; 34 from decay class 1 logs, 65 from decay class 4 logs, and 17 from both. Molecular sampling, based on selection of 20 clones per log, yielded 304 operational taxonomic units (OTUs); 97 from decay class 1 logs, 184 from decay class 4 logs, and 23 from both. Community composition differed strongly between the 2 decay classes both for the fruiting body and OTU samples, with more species being recovered from decay class 4 than decay class 1 logs. Community composition also significantly varied according to log diameter and volume for fruiting bodies. The number of fruiting bodies on decay class 1 logs was significantly greater in unlogged than logged sites and also was positively correlated with site-level volume of recently-decayed conifer woody debris. Dacrymyces chrysospermus and Fomitopsis rosea were significantly more frequently encountered in unlogged than logged stands. Despite relatively large volumes of woody debris in the logged stands that we sampled, we obtained evidence that logging in these forests resulted some 30–60 years later in a reduction in the amount and diameter of early-decay coniferous downed wood, with reductions in fungal fruiting body diversity as a result.

Résumé

Les champignons des débris ligneux sont une composante diversifiée et importante du point de vue de la fonction pour les écosystèmes forestiers, mais ces champignons sont potentiellement menacés par les activités d'aménagement forestier. Nous avons effectué un inventaire des organes de fructification et un échantillonnage moléculaire du gène nrLSU pour comparer la composition et la richesse des communautés fongiques entre 2 stades de décomposition de conifères morts (classes 1 et 4) dans des sites de forêt boréale mixte ayant 3 historiques de coupe différents (coupe à blanc mécanisée, ou réalisée à l'aide de chevaux, ou aucune coupe). Les organes de fructification ont été échantillonnés sur 5 arbres morts par stade de décomposition dans 5 sites par type de coupe. Des échantillons de bois pour l'extraction de l'ADN ont été récoltés sur des arbres morts dans 3 sites coupés mécaniquement et 3 non coupés. L'inventaire des organes de fructification a révélé 116 espèces; 34 sur les arbres morts de la classe 1 de décomposition, 65 sur ceux de la classe 4, et 17 espèces communes aux 2 classes. L'échantillonnage moléculaire basé sur la sélection de 20 clones par arbre mort a révélé 304 unités taxonomiques opérationnelles (UTO); 97 pour les arbres morts de la classe 1 de décomposition, 184 pour ceux de la classe 4, et 23 pour les 2 classes. La composition de la communauté était très différente entre les 2 stades de décomposition tant pour les organes de fructification que les échantillons d'UTO, le bois mort de la classe 4 de décomposition abritant plus d'espèces que celui de la classe 1. Dans le cas des organes de fructification, la composition de la communauté variait aussi de façon significative en fonction du diamètre et du volume de bois mort. Le nombre d'organes de fructification sur les arbres morts de la classe 1 de décomposition était significativement plus élevé dans les sites non coupés que dans ceux coupés et ce nombre était corrélé positivement avec le volume par site de débris ligneux résineux décomposés récemment. Dacrymyces chrysospermus et Fomitopsis rosea étaient significativement plus fréquents dans les peuplements non coupés que dans ceux coupés. Malgré des volumes de débris ligneux relativement élevés dans les peuplements coupés que nous avons échantillonnés, nous avons des évidences que de 30 à 60 ans après la coupe dans ces forêts, il y a une réduction de la quantité et du diamètre des conifères morts au sol dans un stade de début de décomposition avec comme résultat une réduction de la diversité des organes de fructification fongiques.

Keywords:

• fruiting bodies
• fungi
• logging
• molecular sampling
• spruce
• wood decay

Mots-clés:

• carie du bois
• champignons
• coupe forestière
• échantillonnage moléculaire
• épinette
• organes de fructification