A distinct ecotonal tree community exists at central African forest–savanna transitions. (30th November 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Cardoso, Anabelle W.; Oliveras, Imma; Abernethy, Katharine A.; Jeffery, Kathryn J.; Glover, Sarah; Lehmann, David; Edzang Ndong, Josué; White, Lee J. T.; Bond, William J.; Malhi, Yadvinder
• Editors: Sankaran, Mahesh
• Is Part Of: Journal of ecology. Volume 109:Number 3(2021)
• Page Start: 1170
• Page End: 1183
• Publication Date: 2020-11-30
• Subjects: alternative stable states -- ecological threshold -- ecotone -- edge effects -- fire -- forest–savanna mosaic -- functional traits -- transition; Plant ecology -- Periodicals; 577.05
• DOI: 10.1111/1365-2745.13549
• Languages: English
• ISSNs: 0022-0477

Abstract

Abstract: Global change is expected to increase savanna woody encroachment as well as fire spreading into forest. Forest–savanna ecotones are the frontier of these processes and can thus either mitigate or enhance the effects of global change. However, the ecology of the forest–savanna ecotone is poorly understood. In this study, we determined whether a distinct ecotonal tree community existed between forest and savanna. We then evaluated whether the ecotonal tree community was more likely to facilitate fire spreading into the forest, woody encroachment of the savanna or the stabilisation of both forest and savanna parts of the landscape. We sampled 28 vegetation transects across forest–savanna ecotones in a central African forest–savanna mosaic. We collected data on the size and species of all established (basal diameter >3 cm) trees in each transect. Split moving window dissimilarity analysis detected the location of borders delineating savanna, ecotone and forest tree communities. We assessed whether the ecotonal tree community was likely to facilitate fire spreading into the forest by burning experimental fires and evaluating shade and grass biomass along the transects. To decide whether the ecotone was likely to facilitate woody encroachment of the savanna, we evaluated if ecotonal tree species were forest pioneers. A compositionally distinct and spatially extensive ecotonal tree community existed between forest and savanna. The ecotonal tree community did not promote fire spreading into forest and instead acted as a fire buffer, shading out flammable grass biomass from the understorey and protecting the forest from 95% of savanna fires. The ecotone helped stabilise the forest–savanna mosaic by allowing the fire‐dependant savanna to burn without exposing the fire‐sensitive forest to lethal temperatures. The ecotonal tree community was comprised of many forest pioneer species that will promote woody encroachment in the savanna, especially if fire frequency is decreased. Synthesis . A distinct fire‐buffering ecotonal tree community in this forest–savanna mosaic landscape illustrated that savanna fires are unlikely to compromise forest integrity. Conversely, suppression of fire in this landscape will likely lead to loss of savanna as the ecotone becomes the frontier of woody encroachment. Regular burning is essential for the preservation of this forest–savanna mosaic. Abstract : A distinct fire‐buffering ecotonal tree community in this forest–savanna mosaic landscape illustrated that savanna fires are unlikely to compromise forest integrity. Conversely, suppression of fire in this landscape will likely lead to loss of savanna as the ecotone becomes the frontier of woody encroachment. Regular burning is essential for the preservation of this forest–savanna mosaic. Abstraite: Le réchauffement climatique globale pourrait permettre l'expansion des savanes ligneuses sur les écosystèmes forestiers et ainsi augmenté les surfaces de propagation des feux à l'intérieur des forêts. Les mosaïque forêt‐savane sont caractérisées par une frontière, ou écotone, démarquant ces deux compartiments. Cet écotone particulier peut alors mitiger ou amplifier les effets de ce réchauffement planétaire. Néanmoins, l'écologie de cet écotone de transition forêt‐savane est jusqu'alors peut étudier. Dans cette étude, nous avons déterminer l'assemblage des espèces ligneuses qui forment une communauté végétale distincte, spécifique à cet écotone. Nous avons ensuite évalué et testé les propriétés de cette communauté dans le ralentissement ou la propagation des feux de savane en forêt ; son impact sur la dynamique de cette mosaïque forêt‐savane, avec soit une colonisation de la forêt vers la savane ou une stabilisation de ces deux composantes paysagères. Nous avons échantillonné vingt‐huit transects à travers ce type d'écotones de transition dans une mosaïque forêt‐savane d'Afrique centrale. Nous avons recueilli des données sur la taille et les espèces de tous les arbres de plus de trois centimètres de diamètre recensés le long de chaque transects. Notre analyse de "Split moving window dissimilarity" le long de ces transects nous a permis de détecter les limites précises délimitant la communauté végétale de savane, celle propre à l'écotone et celle de la forêt. Pour observer si la communauté végétale spécifique à l'écotone de transition était susceptible de faciliter la propagation du feu dans la forêt, nous avons provoqué des feux expérimentaux et évalué l'ombre et la biomasse d'herbe le long des transects. Pour déterminer si l'écotone était susceptible de faciliter l'avancement de la forêt sur la savane, nous avons évalué si les espèces d'arbres formant la communauté végétale spécifique à l'écotone de transition étaient des espèces pionnières ou colonisatrice. Notre étude met en lumière l'existence d'un assemblage d'espèces ligneuses formant une communauté spécifique à cet écotone de transition forêt‐savane. Cette communauté n'a pas favorisé la propagation du feu en forêt et a au contraire agi comme un coupe‐feu grâce à l'ombre qu'elle projette sur la biomasse d'herbe potentiellement inflammable du sous‐bois. Dans notre étude, l'écotone testé a protégé la forêt de 95% des feux de savane expérimentaux. Cet écotone permet de stabiliser la dynamique de la mosaïque forêt‐savane ; en permettant à la savane de se régénérer par brûlis et en protégeant la forêt des incendies et des températures létales pour les arbres. La communauté d'espèces végétales de l'écotone était composée de nombreuses espèces pionnières forestières qui favorisent l'avancement de la forêt sur la savane, surtout si la fréquence des feux est diminuée. Synthèse . Dans ce paysage de mosaïque forêt‐savane, une communauté d'espèces végétales distincte propre à l'écotone de transition existe. Cette communauté agit comme un tampon contre l'impact du feu sur la forêt. Notre étude démontre alors que les feux de savane sont peu susceptibles de compromettre l'intégrité de la forêt. Inversement, la suppression des incendies dans ce paysage entraînera alors une perte de l'écosystème de savane car l'écotone permet le recrutement d'espèces ligneuses colonisatrices, favorisant l'expansion de la forêt. Un brûlage régulier semble donc être requis pour la préservation de cette mosaïque forêt‐savane.