Impacts of climate change on diversity in forested ecosystems: Some examples

Abstract

Ecological diversity (the product of ecosystem, species, and genetic diversity) will change significantly in the 21 st Century in response to the combined influence of climate, human activities, the movement of indigenous and non-indigenous species, and natural disturbances like fire (also modified by climate). Many species will acclimate (phenotypic variation) and/or adapt (genotypic variation) to changing conditions. Many will not. Species with a high rate of reproduction that are able to move long distances, rapidly colonize new habitats, tolerate humans, and survive within a broad range of biophysical conditions will be most successful in finding new niches. Large changes in ecosystem composition, structure, and function are expected to occur at northern latitudes and higher altitudes. In some areas novel ecosystems likely will replace existing subalpine, alpine, boreal forest, and tundra ecosystems.Key words: climate change, ecodiversity, forest, ecosystem diversity, species diversity, genetic diversity RÉSUMÉ La diversité écologique (le produit de la diversité des écosystèmes, des espèces et de la diversité génétique) sera significativement modifiée au cours du XXI e siècle en réaction à l'influence combinée du climat, des activités humaines, du déplacement des espèces indigènes et non -indigènes et des perturbations naturelles comme les feux de forêts (également modifiés par le climat). Plusieurs espèces s'acclimateront (variation phénotypique) ou encore s'adapteront (variation génotypique) aux conditions changeantes. Mais ce ne sera pas le cas pour plusieurs espèces. Les espèces avec un fort taux de reproduction qui sont capables de se déplacer sur de grandes distances, de coloniser de nouveaux habitats, de tolérer les humains et de survivre sous une grande variété de conditions bio-physiques seront celles qui connaîtront le plus de succès dans la recherche d'une nouvelle niche. D'importants changements dans la composition des écosystèmes, dans la structure et les fonctions devraient s'opérer sous des latitudes plus nordiques et à des élévations supérieures. Dans certaines régions, de nouveaux écosystèmes devraient vraisemblablement remplacer les écosystèmes subalpins, alpins, boréaux et de la toundra.

Integrating climate change adaptation into forest management

“…Consequently, an important component of adaptation will be balancing different values. The vulnerability of forests and their users depends on a range of factors (Stewart et al 1998, Dale et al 2001, Davidson et al 2003, Gray 2005. Internal factors include sensitivity to climate at an individual and population level, fecundity, life span, habitat requirements, distribution, entrenched societal values, existing forest policy, and the adaptive capacity of the system.…”

“…How can a changing climate and habitat be included in conservation and recovery programs for rare and endangered plant species that often have specialized environmental requirements and low genetic diversity? As part of a species range becomes unsuitable it may be unable to move into areas where the climate is suitable because of slow migration rates, unsuitable growing substrate or lack of habitat (Stewart et al 1998, Gray 2005.…”

“…These changes would significantly affect forest ecosystems and their utilization by society. Predicted changes include the movement of species ranges northward and up in elevation, new assemblages of species occurring in space and time, and changes in disturbance regimes, forest productivity and water resources (Stewart et al 1998, Kirschbaum 2000, Dale et al 2001, Mote et al 2003, Gray 2005, Hogg and Bernier 2005, Johnson and Williamson 2005, Volney and Hirsch 2005. Forest management decisions are usually based on the assumption that the climate remains relatively stable throughout a forest's life.…”

Criteria and Indicators of Sustainable Forest Management in a Changing Climate: An Evaluation of Canada’s National Framework

“…6 Species migration; genetic maladaptation; seed transfer guidelines Cumming & Burton, 1996;Mátyás, 1997;Flemming et al, 2002;Gray, 2005;O'Neill et al, 2008; Uninfluenced & new indicator 1.3.2. 13 Species migration; genetic maladaptation; seed transfer guidelines; loss of biogeographic stability Mosseler, 1992;Rogers & Ledig, 1996;McCarty, 2001;Flemming et al, 2002;Scott & Lemieux, 2005;Beardmore et al, 2006;Gray, 2005;Groom et al, 2006;Government of Canada, 2009 Chaplin et al, 1995;Braswell et al, 1997;Colombo & Buse, 1998;Peng & Apps, 1999;Dale et al, 2001;Gitay et al, 2001;Schimel et al, 2001;Zhou et al, 2001;Norby et al, 2005;Bunn & Goetz, 2006;Bernier, 2007;Zhang et al, 2008;Friend, 2010;McMahon et al, 2010 Fleming & Candau, 1998;Fleming, 2000;Peterson, 2000;Dale et al, 2001;Harper et al, 2004;Pederson, 2004;Carroll, 2006;Hogg & Bernier, 2006;Gray, 2008;Flannigan et al, 2009 Chaplin et al, 1995;Gitay et al, 2001;Schimel et al, 2001;Norby et al, 2005;Bond-Lamberty et al...…”

“…11 Timber supply fluctuation; global trade fluctuations Sohngen & Mendelsohn, 1998;Irland et al, 2001;Perez-Garcia et al, 2002;Lee & Lyon, 2004;Browne & Hunt, 2007;Kirilenko & Sedjo, 2007;Williamson et al, 2008;Jonsson, 2009 Peng & Apps, 1999;Volney & Fleming, 2000;Dale et al, 2001;Schimel et al, 2001;Perez-Garcia et al, 2002;Barrow et al, 2004;Spittlehouse, 2005;Bernier, 2007;Kirilenko & Sedjo, 2007;McKenney et al, 2007;Aitken et al, 2008;Hogg et al, 2008;Iverson et al, 2008;Lindenmayer & Noss, 2008;Flannigan et al, 2009 Unmodified 5.3.2. 27 Forest ecosystem change; timber supply fluctuation Irland, 1998;Kerry et al, 1999;Hauer et al, 2001;Hardy, 2002;McCready, 2004;Gray, 2005;McKenney et al, 2007; Unmodified 5.3.3. 6 Wood fibre quality Jozsa & Middleton, 1994;Kennedy, 1995;Nyland, 1996;Francis & Hengeveld, 1998;Parker et al, 2000; Uninfluenced 5.3.5.…”