Tree-species diversification in Sub-Mediterranean pine forests: drivers, consequences and management options

Abstract

Our results confirm that Sub-Mediterranean pinewoods in the eastern Pyrenees are currently undergoing a process of spontaneous diversification by broadleaved tree species (especially evergreen and marcescent oaks). The establishment of Quercus seedlings under the pine canopy was favored by the current levels of both canopy closure and shrub cover, which in contrast hampered pine recruitment and the established oaks (particularly Q. ilex) to reach more advanced developmental stages. We also show that the occurrence of large stand-replacing fires triggers important vegetation changes from pinewoods to other types of woody vegetation (shrublands or forests dominated by resprouting tree species). At landscape level, the nature of these changes does not only depend on fire severity and topographic variables, but also on fire legacies and the characteristics of the pre-fire vegetation. Finally, our results support the feasibility of planting or sowing late-successional species for diversifying sub-Mediterranean pine forests when the process does not occur naturally. In this regard, our findings advise assisted migration programs to manage risks by thoroughly considering species and provenances selection, thermal migration distances and the occurrence of extreme cold events in the planting site. We also show that negative responses associated to these events could be partially buffered by sowing and planting under relatively closed canopy.

Nuestros resultados confirman que los pinares Submediterráneos de los Pirineos orientales están actualmente experimentando un proceso de diversificación espontánea por especies frondosas (especialmente robles perennes y marcescentes). Los niveles actuales de espesura de las cubiertas arbórea y arbustiva favorecen el establecimiento de quercíneas bajo el dosel arbóreo, y por el contrario dificultan la regeneración del pino así como el crecimiento de los robles hacia estadios más avanzados de desarrollo. También se muestra que la ocurrencia de grandes incendios forestales desencadena importantes cambios de vegetación desde pinares hacia otras comunidades leñosas (matorrales o bosques dominados por especies arbóreas rebrotadoras). A escala de paisaje, la naturaleza de estos cambios no solo depende de la severidad del fuego y factores topográficos, también de ciertas consecuencias del incendio y las características de la vegetación existente con anterioridad al incendio. Finalmente, nuestros resultados sustentan la viabilidad de las plantaciones o siembras de especies arbóreas para la diversificación de los pinares Submediterráneos cuando el proceso no ocurre naturalmente, pero aconsejan que los programas de migración asistida gestionen los riesgos considerando de manera rigurosa la selección de especies y procedencias, las distancias térmicas de migración y la ocurrencia de eventos de frío extremo, y muestran que las respuestas negativas asociadas a estos eventos podrían ser parcialmente mitigadas plantando o sembrando bajo condiciones de dosel relativamente cerrado.

Els nostres resultats confirmen que les pinedes Submediterrànies dels Pirineus orientals es troben actualment experimentant un procés de diversificació espontània per espècies frondoses (especialment roures perennifolis y marcescents). Els nivells actuals d'espessor de la coberta arbòria i arbustiva afavoreixen l'establiment de quercines sota el dosser arbori, i pel contrari dificulten la regeneració del pi i el creixement dels roures cap a estadis de desenvolupament més avançats. També es mostra que l'ocurrència de grans incendis forestals origina importants canvis de vegetació des de pinedes cap a altres comunitats llenyoses (matollars o boscos dominats per espècies arbòries rebrotadores). A escala de paisatge, la natura d'aquests canvis no només depèn de la severitat del foc i els factors topogràfics, també de certes conseqüències del incendi i de les característiques de la vegetació existent amb anterioritat al incendi. Finalment, els nostres resultats sustenten la viabilitat de les plantacions o sembres d'espècies arbòries per a la diversificació de les pinedes Submediterrànies quan el procés no ocorre naturalment, però aconsellen que els programes de migració assistida gestionen els riscos considerant de manera rigorosa la selecció d'espècies y procedències, les distàncies tèrmiques de migració y la ocurrència d'esdeveniments de fred extrem, y mostren que les respostes negatives associades a aquests esdeveniments podrien ser parcialment mitigades realitzant les plantacions i/o sembres sota condicions de dosser relativament tancat.