Trophic Dynamics of the Boreal Forests of the Kluane Region

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Krebs, Charles J., Boonstra, Rudy, Boutin, Stan, Sinclair, Anthony R.E., Smith, James N.M., Gilbert, B. Scott, Martin, Kathy, O'Donoghue, Mark, Turkington, Roy
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 2014
• Subjects: boreal forest; snowshoe hares (Lepus americanus); red-backed voles (Myodes rutilus); Microtus spp; Arctic ground squirrels (Urocitellus parryi); red squirrels (Tamiasciurus hudsonicus); grouse; fertilization; predation; forêt boréale; lièvre d’Amérique (Lepus americanus); campagnol à dos roux (Myodes rutilus); spermophile arctique (Urocitellus parryi); écureuil roux (Tamiasciurus hudsonicus); tétras; fertilisation; Arctic; Blanche; Kluane Lake; Yukon; Arctique*; Global warming
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/67397

The trophic dynamics of the Yukon boreal forest have been under investigation at the Kluane Lake Research Station since 1973. We monitored and conducted experiments on the major species in this ecosystem, except the large mammals (for logistic reasons). The central problem has been to determine the causes of the 9 – 10 year cycle of snowshoe hares, and to achieve this we carried out several large-scale experiments manipulating food supplies, predator pressure, and soil nutrient availability to test hypotheses that food, predation, or habitat quality regulate populations. The hare cycle is driven top-down by predators, and most hares die because they are killed by predators. Predators also cause stress in female hares, and the stress response seems to be responsible for the loss of reproductive potential in the decline and low phases of the hare cycle. Many of the specialist predators and some herbivores in this ecosystem fluctuate with the hare cycle. Arctic ground squirrels do, but red squirrels do not, being linked closely to white spruce seed masting years. Small rodents fluctuate in numbers in two patterns. Red-backed voles and four species of Microtus voles have a 3 – 4 year cycle that seems to be driven by food supplies and social behaviour. Deer mice, in contrast, have fluctuated dramatically in the 38 years we have monitored them, but not cyclically. White spruce seed production varies with temperature and rainfall, but was not affected by adding nutrients in fertilizer. Global warming and reduced hare browsing in the last 20 years have helped to increase the abundance of shrubs in these forests. It will be challenging to predict how this system will change as climatic warming proceeds, because even closely related species in the same trophic level respond differently to perturbations. We recommend continued monitoring of the major species in these boreal forests. La dynamique trophique de la forêt boréale du Yukon fait l’objet d’une étude à la station de recherche du lac Kluane depuis 1973. Nous avons fait des expériences et surveillé les espèces importantes de cet écosystème, sauf en ce qui a trait aux principaux mammifères (pour des raisons de logistique). Le problème central a consisté à déterminer les causes du cycle de 9 à 10 ans du lièvre d’Amérique. Pour ce faire, nous avons effectué plusieurs expériences à grande échelle dans le cadre desquelles nous avons manipulé les disponibilités alimentaires, la pression exercée par les prédateurs et la disponibilité en nutriments dans le sol afin de mettre à l’épreuve les hypothèses selon lesquelles la nourriture, la prédation ou la qualité de l’habitat régularisent les populations. Le cycle du lièvre est dicté par les prédateurs de haut en bas, et la plupart des lièvres meurent parce qu’ils sont tués par les prédateurs. Par ailleurs, les prédateurs sont une source de stress chez les lièvres femelles, et la réaction au stress semble responsable de la perte de capacité de reproduction dans la phase du déclin et la phase basse du cycle du lièvre. Grand nombre des prédateurs spécialistes et certains herbivores de cet écosystème fluctuent en fonction du cycle du lièvre. C’est le cas du spermophile arctique, mais ce n’est pas le cas de l’écureuil roux, car il est étroitement lié aux années de paisson de graines d’épinette blanche. Le nombre de petits rongeurs fluctue en fonction de deux modèles. Le campagnol à dos roux et quatre espèces de campagnols Microtus ont un cycle de trois à quatre ans qui semble dicté par les disponibilités alimentaires et le comportement social, tandis que la souris sylvestre a connu d’énormes fluctuations pendant les 38 années qui ont fait l’objet d’une surveillance, sans toutefois afficher de cycles. La production de graines d’épinette blanche varie en fonction des températures et des chutes de pluie, mais n’a pas été influencée par l’ajout de nutriments au fertilisant. Le réchauffement planétaire et le broutage réduit des lièvres ces 20 dernières années ont aidé à accroître l’abondance d’arbustes dans ces forêts. Il sera difficile de prévoir comment ce système changera au fur et à mesure du réchauffement climatique, car même les espèces étroitement liées du même niveau trophique réagissent aux perturbations de manière différente. Nous recommandons la surveillance continue des principales espèces de ces forêts boréales.