Response of Scots Pine (Pinus sylvestris) to Warming Climate at Its Altitudinal Limit in Northernmost Subarctic Finland

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Holtmeier, Friedrich-Karl, Broll, Gabrielle
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 2011
• Subjects: Scots pine; Pinus sylvestris; tree-limit; climate change; regeneration; growth forms; winter injury; reindeer damage; microsite facilitation; pin écossais; limite des arbres; changement climatique; régénération; formes de croissance; destruction par l’hiver; dommages causés par le renne; facilitation de niche écologique; Gauche; Renne; Arctic; Subarctic; subarctique*; toundra; Tundra; Utsjoki; renne
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/67165

The present study aims to contribute to a fine regional differentiation of Scots pine (Pinus sylvestris) response to climate change at its altitudinal margins in subarctic Finland north of 69˚ N (Utsjoki) and to find out whether a prompt establishment of new pines in response to climate change can be expected above the old pine tree limit in and above the mountain birch zone. In 10 sampling areas, distribution, site characteristics, and condition (damage degree, growth forms) of the new pines (pines that have become established since the mid 20th century) were checked in a zone 50 m to the left and right of our field routes. The field routes extended from the scattered birch forest to the treeless alpine zone and mountaintops and covered a total area of more than 4 km2. In total, 213 new pines were found. Tree height was measured and age estimated by counting the whorls. The degree of damage was estimated and then attributed to four damage classes. Pine establishment was most successful during the 1970s and up until the end of the last century. Pines younger than 10 years are rare (< 3%) in the study areas, with one exception (about 8%). Pine recruitment is comparatively intense in close proximity to old pines in the birch forest while it is sporadic within the scattered birch stands at higher elevations and in the alpine tundra. More than 80% of the new pines show disturbed growth forms due to frequent winter injury, reindeer, and moose. About 66% exhibit severe damage, and 15% have already died. On windswept terrain, microsite facilitation is essential for pine establishment. Lack of local seed sources and severe site conditions at high elevations have probably delayed pine altitudinal advance. New pine generations may become effective seed sources speeding up pine advance beyond the present seed trees. In view of the high proportions of severely damaged and dead new pines, we do not expect that climatic warming will bring about a rapid advance of the pine tree limit. La présente étude vise à contribuer à une fine différenciation régionale de la réponse du pin écossais (Pinus sylvestris) au changement climatique à l’emplacement des marges altitudinales de la Finlande subarctique au nord du 69˚ N (Utsjoki) et à déterminer si on peut s’attendre à l’établissement rapide des nouveaux pins en réponse au changement climatique au-dessus de l’ancienne limite des pins située dans la zone des bouleaux de montagne et au-dessus de celle-ci. Dans dix lieux d’échantillonnage, la répartition, les caractéristiques du site et les conditions (ampleur des dommages, formes de croissance) des nouveaux pins (soit les pins qui se sont établis depuis le milieu du siècle précédent) ont été vérifiés dans une zone située à 50 m à la gauche et à la droite de nos voies d’accès. Ces voies commençaient à partir de la forêt parsemée de bouleaux et s’étendaient jusqu’à la zone alpine dépourvue d’arbres et aux pics montagneux. Elles couvraient une surface totale de plus de 4 km2. En tout, 213 nouveaux pins ont été répertoriés. Nous avons mesuré la hauteur des arbres et évalué leur âge en comptant les verticilles. Ensuite, nous avons estimé le degré des dommages et les avons attribués à quatre catégories. L’établissement des pins a connu le plus de succès dans les années 1970 et jusqu’à la fin du dernier siècle. Les pins de moins de dix ans sont rares (< 3 %) dans les aires visées par l’étude, sauf une exception (environ 8 %). Le recrutement des pins est comparativement intense à proximité des anciens pins de la forêt de bouleaux, tandis qu’il est sporadique dans les peuplements de bouleaux épars des hautes altitudes et de la toundra alpine. Plus de 80 % des nouveaux pins affichent des formes de croissance instables attribuables à la destruction par l’hiver de même qu’à l’activité des rennes et des orignaux. Environ 66 % d’entre eux présentent des dommages prononcés, tandis que 15 % d’entre eux sont morts. Sur le terrain exposé au vent, la facilitation des niches écologiques est essentielle à l’établissement des pins. Le manque de sources de graines locales et les conditions sévères aux emplacements en haute altitude ont probablement eu pour effet de retarder l’avancement des pins en altitude. Les nouvelles générations de pins sont susceptibles de représenter des sources efficaces de graines, ce qui aurait pour effet d’accélérer l’avancement des pins au-delà des arbres semenciers actuels. À la lumière des fortes proportions de nouveaux pins gravement endommagés ou morts, nous ne nous attendons pas à ce que le réchauffement climatique se traduise par l’avancement rapide de la limite forestière des pins.