Patterns of boreal permafrost peatland vegetation across environmental gradients sensitive to climate warming

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Abstract

This study documents changes in community and functional group across environmental gradients sensitive to climate warming in boreal permafrost peatlands and describes how future changes in temperature and precipitation may lead to changes in species composition and ecosystem properties. At the landscape scale, the presence of permafrost strongly influenced species composition. The position of permafrost thaw affected surface water pH and species composition. At local scales, a combination of water table depth and vegetation structure strongly controlled community composition. Permafrost plateau plots with high Picea mariana basal area were characterized by darker and drier understorey conditions, low cover of Sphagnum fuscum, Ledum groenlandicum, and lichen, and high cover of feather mosses. Aquatic collapse scar plots were dominated by aquatic Sphagnum and Carex, whereas more xeric plots were dominated by hummock Sphagnum and ericaceous shrubs. Functional group responses indicated that changing environmental conditions with climate warming may have significant impacts on community composition and ecosystem processes. A decomposition example is presented to show how changes in species and functional group composition could have important implications for ecosystem-level processes like peat accumulation during climate warming.

L'étude fait état des modifications à la communauté et aux groupes fonctionnels qui surviennent le long de gradients environnementaux sensibles au réchauffement climatique dans les sols tourbeux du permafrost boréal, en vue de décrire comment les changements futurs de température et de précipitation peuvent conduire à des modifications de la composition floristique et des propriétés des écosystèmes. À l'échelle du paysage, la présence du permafrost influence fortement la composition en espèces. Le position du dégel du permafrost affecte le pH de l'eau en surface et la composition en espèces. À l'échelle locale, une combinaison de la profondeur de la nappe phréatique et de la structure de la végétation détermine fortement la composition de la communauté. Les parcelles sur le plateau du permafrost portant une forte surface basale de Picea mariana sont caractérisées par des conditions plus sombres et plus sèches, une faible couverture de Sphagnum fuscum, Ledum groenlandicum, et de lichens et une couverture plus importante en mousses hypnacées. Les parcelles ouvertes par les affaissements aquatiques sont dominées par des sphaignes aquatiques et des Carex, alors que les parcelles plus xériques sont dominées par des buttes de pression avec sphaignes et arbustes éricoïdes. Les réactions des groupes fonctionnels indiquent que les conditions changeantes de l'environnement liées au réchauffement climatique pourraient avoir des impacts significatifs sur la composition des communautés et le fonctionnement des écosystèmes. Les auteurs présentent un exemple basé sur la décomposition pour montrer comment, au cours du changement climatique, les changements des espèces et de la composition des groupes fonctionnels pourraient avoir un importante implication pour le fonctionnement de processus à l'échelle de l'écosystème tel que l'accumulation de la tourbe.

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