Aim

Impacts of longitudinal gradients on species distributions have received less attention than latitudinal gradients. In Canada, precipitation varies longitudinally, with direct effects on plant growth and fire regimes. Despite the geographical extent of Canadian boreal forests, vascular plant diversity is relatively limited, with just under 300 species. Understorey communities comprise most of this diversity and play key roles in forests, affecting succession, nutrient cycling and wildlife habitat. Our objective was to evaluate the relative impacts of local and regional environmental conditions on vascular plant community composition and diversity in the boreal forest.

Location

Sampling took place in 33 trembling aspen (Populus tremuloides) stands along a transcontinental gradient in precipitation and fire regimes in boreal Canada.

Methods

We measured community composition and vegetation diversity indices of the vascular understorey in 400-m2 plots and measured environmental variables at the local (drainage, nutrient and light availability, site heterogeneity) and regional (annual temperature and precipitation, fire weather index, landscape heterogeneity) scales. Multivariate analyses and hierarchical model selection were used to analyze patterns.

Results

Species composition varied longitudinally, with western and eastern species pools. Western indicator species tended to be fire-adapted pioneer species, while indicator species at eastern sites were fire avoiders and late-successional species. Species richness and intra-site beta diversity seemed primarily driven by local variables and did not vary across the country. Species evenness, however, was slightly higher in the western region and decreased under higher precipitation, colder temperatures, and higher landscape-level heterogeneity.

Conclusion

Our results suggested that even for similar canopy composition environmental variables play a key role in the establishment of plant communities and structure local plant assemblages by selecting or eliminating species from the regional pool, which was also controlled by fire regimes.

Malgré sa superficie importante, la diversité de la végétation vasculaire de la forêt boréale canadienne est relativement limitée. On n'y retrouve en effet qu'un peu moins de 300 espèces de plantes. Pourtant, elle joue un rôle important dans les écosystèmes forestiers, affectant la succession des peuplements, le cycle des nutriments et la composition faunique. Il apparaît donc primordial d'acquérir davantage de connaissances à son sujet, notamment sur les facteurs environnementaux qui interviennent dans l'assemblage des communautés végétales. Cette étude vise donc à évaluer comment la composition et la diversité de la végétation vasculaire de sousbois de peuplements de peupliers faux-trembles (Populus tremuloides Michx) de la forêt boréale au Canada sont influencées par des conditions locales et des variables régionales, telles que le régime de feux, les conditions climatiques, la disponibilité des ressources et l'hétérogénéité du milieu.

À cet effet, la végétation vasculaire de sous-bois a été échantillonnée dans 33 peupleraies le long d'un gradient transcontinental de précipitations et de régimes de feux, s'étendant de l'ouest à l'est du Canada. Après une analyse descriptive de la composition végétale, des sélections de modèles emboîtées ont été réalisées afin d'identifier les meilleurs modèles de facteurs locaux et régionaux de la richesse spécifique, de la diversité bêta intrasite totale et de l'équitabilité des espèces. Bien que la composition végétale change le long du gradient transcontinental, la richesse spécifique moyenne et la diversité bêta intrasite totale moyenne sont similaires à l'ouest et à l'est du Canada et ne varient donc pas en fonction du gradient longitudinal, mais apparaissent plutôt sous l'influence de variables locales. La richesse spécifique augmente ainsi avec l'augmentation de la capacité d'échanges cationiques du sol, le total annuel moyen de degrés-jours et l'hétérogénéité physique du site mesuré avec un indice élaboré aux fins de cette étude. La diversité bêta intrasite totale est aussi liée positivement à l'indice d'hétérogénéité locale et elle diminue avec l'augmentation de l'indice de surface foliaire de la canopée. L'équitabilité moyenne, quant à elle, diminue graduellement à travers le territoire pour être près de 25 % plus faible dans les peuplements de l'Est. Elle est influencée négativement par l'augmentation des précipitations et elle augmente avec le total annuel de degrés-jours et l'ambiance forestière. Les variables environnementales jouent ainsi un rôle important dans l'établissement de la végétation et agissent sur la structuration des assemblages locaux par la sélection ou l'élimination des espèces à partir du réservoir régional, lui-même établi par des processus historiques.