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Frontiers in Earth Science
Article . 2018 . Peer-reviewed
License: CC BY
Data sources: Crossref
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Frontiers in Earth Science
Article
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Data sources: UnpayWall
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Frontiers in Earth Science
Article . 2018
Data sources: DOAJ
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CONICET Digital
Article . 2018
License: CC BY
Data sources: CONICET Digital
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Other literature type . 2018
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Climate and Nothofagus pumilio Establishment at Upper Treelines in the Patagonian Andes

مؤسسة المناخ و Nothofagus pumilio في خطوط التريليونات العليا في جبال الأنديز الباتاغونية
Authors: Ana M. Srur; Ricardo Villalba; Milagros Rodríguez-Catón; Mariano M. Amoroso; Mariano M. Amoroso; Eugenia Marcotti; Eugenia Marcotti;

Climate and Nothofagus pumilio Establishment at Upper Treelines in the Patagonian Andes

Abstract

En raison de sa sensibilité au climat, la limite supérieure des arbres offre une occasion unique de documenter les variations de la dynamique des forêts en réponse au changement climatique actuel. Il est généralement admis que l'expansion de la limite supérieure des arbres est limitée par les températures froides. Par conséquent, des conditions plus chaudes dans le contexte du réchauffement climatique devraient induire une avancée des forêts dans la végétation alpine. Pour compléter les études précédentes dans la limite forestière de la Patagonie du Nord, nous avons mené une étude dans les Andes sud de la Patagonie pour : 1) caractériser les modèles temporels de l'établissement de Nothofagus pumilio dans la limite forestière supérieure le long d'un gradient de précipitations, 2) établir la relation entre les variations du climat régional et l'établissement des arbres, et 3) déterminer l'influence du forçage climatique à l'échelle continentale et hémisphérique sur l'établissement des arbres à l'échelle régionale. Dans la région d'El Chaltén-Laguna del Desierto, l'établissement de N. pumilio au-dessus des lignes supérieures des arbres a commencé au milieu des années 1970 et a atteint deux sommets à la fin des années 1980, au début des années 1990 et vers l'an 2000. Bien que l'établissement des arbres ait suivi des modèles similaires le long du gradient de précipitations, nous avons noté certaines différences entre les forêts humides et sèches. Alors que dans les sites les plus humides, le plus grand pic d'établissement s'est produit dans la période la plus récente, relativement sèche, le recrutement d'arbres était plus abondant dans la première période humide aux lignes d'arbres les plus sèches. Nos études suggèrent que l'emplacement de la limite supérieure des arbres de N. pumilio dans les Andes patagoniennes est sensible aux changements climatiques. L'augmentation de la température au cours des dernières décennies a facilité le recrutement des arbres ; cependant, le taux d'établissement des semis semble être modulé par les interactions entre l'augmentation de la température et les variations des précipitations. L'expansion de la ligne supérieure des arbres est principalement limitée à 5-10 m de la ligne abrupte des arbres, ce qui suggère que la dispersion des graines et les vents modulent le taux d'avancement spatial. Alors que l'expansion récente de la limite supérieure des arbres dans le nord de la Patagonie a été régulée par les variations de température et de précipitations associées aux différentes phases de l'oscillation décennale du Pacifique, les variations climatiques induites par la tendance positive du mode annulaire sud au cours des dernières décennies ont facilité l'établissement au-dessus de la limite supérieure des arbres dans les Andes sud de la Patagonie.

Debido a su sensibilidad climática, la línea arbórea superior ofrece una oportunidad única para documentar las variaciones en la dinámica forestal en respuesta al cambio climático actual. En general, se acepta que la expansión de la línea arbórea superior está limitada por las bajas temperaturas. En consecuencia, se espera que las condiciones más cálidas en el contexto del calentamiento global induzcan un avance de los bosques hacia la vegetación alpina. Para complementar estudios previos en la línea arbórea de la Patagonia Norte, realizamos un estudio en los Andes Patagónicos del sur para: 1) caracterizar los patrones temporales del establecimiento de Nothofagus pumilio en la línea arbórea superior a lo largo de un gradiente de precipitación, 2) establecer la relación entre las variaciones en el clima regional y el establecimiento de árboles, y 3) determinar la influencia del forzamiento climático a escala continental y hemisférica en el establecimiento de árboles a escala regional. En la zona de El Chaltén-Laguna del Desierto, el establecimiento de N. pumilio por encima de las líneas arbóreas superiores comenzó a mediados de la década de 1970 y alcanzó dos picos a finales de la década de 1980 y principios de la década de 1990 y alrededor del año 2000. Aunque el establecimiento de árboles siguió patrones similares a lo largo del gradiente de precipitación, observamos algunas diferencias entre los bosques húmedos y secos. Mientras que en los sitios más húmedos el mayor pico de establecimiento ocurrió en el período más reciente, relativamente seco, el reclutamiento de árboles fue más abundante en el período húmedo más temprano en las líneas de árboles más secas. Nuestros estudios sugieren que la ubicación de la línea arbórea superior de N. pumilio en los Andes patagónicos es sensible a los cambios climáticos. El aumento de la temperatura durante las últimas décadas ha facilitado el reclutamiento de árboles; sin embargo, la tasa de establecimiento de plántulas parece estar modulada por las interacciones entre el aumento de la temperatura y las variaciones en la precipitación. La expansión de la línea arbórea superior se limita principalmente a 5-10 m de la línea arbórea abrupta, lo que sugiere que la dispersión de semillas y los vientos modulan la tasa de avance espacial. Si bien la reciente expansión de la línea arbórea superior en el norte de la Patagonia fue regulada por las variaciones de temperatura y precipitación asociadas con las diferentes fases de la Oscilación Decenal del Pacífico, las variaciones climáticas inducidas por la tendencia positiva del Modo Anular Sur durante las últimas décadas han facilitado el establecimiento por encima de la línea arbórea superior en el sur de los Andes Patagónicos.

Due to its climate sensitivity, the upper treeline offers a unique opportunity to document variations in forest dynamics in response to current climate change. It is generally accepted that the expansion of the upper treeline is limited by cold temperatures. Consequently, warmer conditions in the context of global warming are expected to induce an advance of forests into alpine vegetation. To complement previous studies in the North Patagonia treeline, we conducted a study in the southern Patagonian Andes to: 1) characterize the temporal patterns of Nothofagus pumilio establishment in the upper treeline along a precipitation gradient, 2) establish the relationship between variations in regional climate and tree establishment, and 3) determine the influence of continental and hemispheric-scale climatic forcing on tree establishment at regional scale. At El Chaltén-Laguna del Desierto area, the N. pumilio establishment above the upper treelines started at the mid-1970s and reached two peaks in the late 1980s-early 1990s and around the year 2000. Although tree establishment followed similar patterns along the precipitation gradient, we noted some differences between wet and dry forests. Whereas at the wettest sites the largest establishment peak occurred in the most recent, relatively-dry period, tree recruitment was more abundant in the earliest humid period at the driest treelines. Our studies suggest that the location of the N. pumilio upper treeline in the Patagonian Andes is sensitive to changes in climate. The increment in temperature during the past decades has facilitated tree recruitment; however, the rate of seedling establishment appears to be modulated by interactions between the temperature increase and variations in precipitation. The expansion of the upper treeline is mostly limited to 5-10 m from the abrupt treeline suggesting that seed dispersal and winds modulate the rate of spatial advance. While the recent expansion of the upper treeline in northern Patagonia was regulated by temperature and precipitation variations associated with the different phases of the Pacific Decadal Oscillation, the climatic variations induced by the positive trend of the Southern Annular Mode during the last decades have facilitated the establishment above the upper treeline in the southern Patagonian Andes.

نظرًا لحساسيته المناخية، يوفر خط الأشجار العلوي فرصة فريدة لتوثيق الاختلافات في ديناميكيات الغابات استجابة لتغير المناخ الحالي. من المقبول عمومًا أن توسع خط الأشجار العلوي محدود بسبب درجات الحرارة الباردة. وبالتالي، من المتوقع أن تؤدي الظروف الأكثر دفئًا في سياق الاحترار العالمي إلى تقدم الغابات إلى الغطاء النباتي في جبال الألب. لاستكمال الدراسات السابقة في خط أشجار شمال باتاغونيا، أجرينا دراسة في جبال الأنديز الباتاغونية الجنوبية من أجل: 1) تحديد الأنماط الزمنية لمؤسسة Nothofagus pumilio في خط الأشجار العلوي على طول تدرج هطول الأمطار، 2) تحديد العلاقة بين الاختلافات في المناخ الإقليمي وإنشاء الأشجار، و 3) تحديد تأثير التأثير المناخي على المستوى القاري ونصف الكرة الأرضية على إنشاء الأشجار على المستوى الإقليمي. في منطقة El Chaltén - Laguna del Desierto، بدأت مؤسسة N. pumilio فوق خطوط الأشجار العليا في منتصف السبعينيات ووصلت إلى ذروتين في أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات وحوالي عام 2000. على الرغم من أن إنشاء الأشجار اتبع أنماطًا مماثلة على طول تدرج هطول الأمطار، فقد لاحظنا بعض الاختلافات بين الغابات الرطبة والجافة. في حين أنه في المواقع الأكثر رطوبة، حدثت أكبر ذروة للمنشأة في أحدث فترة جافة نسبيًا، كان تجنيد الأشجار أكثر وفرة في أقرب فترة رطبة عند الأشجار الأكثر جفافًا. تشير دراساتنا إلى أن موقع خط الشجرة العلوي N. pumilio في جبال الأنديز الباتاغونية حساس للتغيرات المناخية. سهلت الزيادة في درجة الحرارة خلال العقود الماضية تجنيد الأشجار ؛ ومع ذلك، يبدو أن معدل إنشاء الشتلات قد تم تعديله من خلال التفاعلات بين زيادة درجة الحرارة والتغيرات في هطول الأمطار. يقتصر توسع خط الأشجار العلوي في الغالب على 5-10 أمتار من خط الأشجار المفاجئ مما يشير إلى أن تشتت البذور والرياح تعدل معدل التقدم المكاني. في حين أن التوسع الأخير في خط الأشجار العلوي في شمال باتاغونيا تم تنظيمه من خلال تغيرات درجة الحرارة وهطول الأمطار المرتبطة بالمراحل المختلفة للتذبذب العشري في المحيط الهادئ، فإن الاختلافات المناخية الناجمة عن الاتجاه الإيجابي للوضع الحلقي الجنوبي خلال العقود الماضية سهلت التأسيس فوق خط الأشجار العلوي في جبال الأنديز الباتاغونية الجنوبية.

Country
Argentina
Keywords

Pacifical Decadal Oscillation, Atmospheric Science, Physical geography, PACIFICAL DECADAL OSCILLATION, Science, Precipitation, UPPER TREELINE, Environmental science, Biodiversity Conservation and Ecosystem Management, Context (archaeology), Meteorology, https://purl.org/becyt/ford/1.5, establishment, Climate change, https://purl.org/becyt/ford/1, TEMPERATURE, treeline dynamics, Global change, Biology, Nature and Landscape Conservation, Climatology, Global and Planetary Change, Tree Line Shifts, Ecology, Geography, Global Forest Drought Response and Climate Change, SOUTHERN ANNULAR MODE, Causes and Impacts of Climate Change Over Millennia, Global warming, Q, temperature, Southern Annular Mode, Geology, FOS: Earth and related environmental sciences, TREELINE DYNAMICS, Earth and Planetary Sciences, Archaeology, Nothofagus, PRECIPITATION, FOS: Biological sciences, Physical Sciences, Environmental Science, ESTABLISHMENT, upper treeline

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