Beyond Area and Isolation: Forest Dynamics and Change in Plant Species Richness Patterns on Islands

Abstract

As an alternative to classic island biogeography analyses (i.e., species–area and species–isolation relationships), the influence of overstory dominance and regeneration on understory plant species richness was examined on temperate, freshwater islands. Research analyses tested whether understory species richness correlated with overstory species richness; whether plant species richness correlated with the number of dominant tree species on an island; whether plant species richness differed between islands with dissimilar canopy dominants; and whether the current overstory tree species are regenerating on the islands. Thirty-five islands were sampled from Ontario's Massasauga Provincial Park. Sampled islands were located using stratified random selection based on variations in size and location. Species richness was recorded along transects on each island. Forest data (e.g., stem counts, diameter measurements) were collected in stratified random quadrats along the transects. Understory species richness was correlated with overstory species richness. The twenty-seven islands dominated (as indicated by importance values) by Pinus strobus L. (Eastern white pine) had greater species richness than islands with nonpine dominance. Islands dominated by multiple overstory tree species had larger overall plant species richness than islands with one dominant tree species. Regeneration trends indicated that current overstory dominance will persist. Size-class distributions, however, suggest that large and round islands are likely to shift in dominance from pine to pine–oak dominance, which is expected to correlate with an increase in overall plant species richness. The results provide a baseline set of hypotheses for research using this approach in a host of geographic regions.

Como alternativa de los análisis clásicos de la biogeografía insular (i.e., relaciones de especies–área y especies–aislamiento), la influencia del dominio del dosel y la regeneración en especies de plantas del sotobosque, se examinó la riqueza biogeográfica en islas templadas y de agua dulce. En los análisis de investigación se incluyeron pruebas para determinar si la riqueza en especies del sotobosque correlacionaba con la riqueza en especies del dosel; si la riqueza en especies de plantas correlacionaba en una isla con el número de especies dominantes de árboles; si la riqueza en especies de plantas difería entre las islas con especies dominantes de la canopea; y si las actuales especies de árboles del dosel se están regenerando en las islas. En total se hizo muestreo en treinta y cinco islas del Parque Provincial Massasauga, en Ontario. Las islas estudiadas fueron localizadas mediante el uso de selección aleatoria estratificada con base en variaciones de tamaño y localización. La riqueza de especies se registró a lo largo de transectos para cada isla. Los datos forestales (i.e., conteo de troncos, medición de diámetros) se obtuvieron en cuadrados estratificados aleatoriamente a lo largo de los transectos. La riqueza en especies del sotobosque fue correlacionada con la riqueza en especies del dosel. Las veintisietes islas dominadas (según lo indicado por valores de importancia) por el Pinus strobusL. (pino blanco del Este) registraron mayor riqueza de especies que las islas donde los pinos no eran dominantes. Las islas dominadas por especies de árboles con múltiples doseles registraron en general una mayor riqueza en especies de plantas que las islas con solo una especie de árbol dominante. Las tendencias de regeneración indicaron que el actual predominio en el dosel perdurará. Las distribuciones tamaño-clase, sin embargo, sugieren que las islas más grandes y redondeadas probablemente cambiarán del predominio del pino a un dominio compartido de pino y roble, lo cual se espera que correlacione con un incremento generalizado en riqueza de especies de plantas. Los resultados proveen un conjunto básico de hipótesis para investigaciones que utilicen este enfoque en una multitud de regiones geográficas.

Key Words:

• forest dynamics
• Great Lakes
• island biogeography
• species richness
• white pine

关键词:

• 森林动态
• 大湖区
• 岛屿生物地理学
• 物种丰富度
• 白松

Palabras clave:

• dinámica forestal
• Grandes Lagos
• biogeografía insular
• riqueza de especies
• pino blanco

Acknowledgment

The author thanks M. Balunas for field assistance; Park Superintendent M. Foley and Central Zone Ecologist B. Korol of the Ontario Ministry of Natural Resources for research permission and support; and J. Bendix, M. Balunas, R. Aspinall, and two anonymous reviewers for constructive comments on earlier versions of this article. Fieldwork and initial analyses for this article were conducted while the author was a doctoral student in the Department of Geography at Syracuse University. Funding sources for this research include the National Science Foundation (DDI-0101004); the Sigma Xi Grants-in-Aid of Research Program; the Association of American Geographers and its Biogeography Specialty Group; and The Maxwell School, Graduate School, and Department of Geography at Syracuse University.