• Energy Research

La recherche sur les relations biodiversité-productivité s'est concentrée sur les écosystèmes herbacés, les résultats des études sur le terrain des arbres n'ayant que récemment commencé à émerger. De plus, ces derniers sont concentrés en grande partie dans la zone tempérée. La diversité des espèces d'arbres est généralement beaucoup plus élevée dans les forêts subtropicales et tropicales que dans les forêts tempérées ou boréales, avec des raisons qui ne sont pas entièrement comprises. Le chevauchement des niches et donc la complémentarité dans l'utilisation des ressources qui soutiennent la productivité peuvent être plus faibles dans les forêts que dans les écosystèmes herbacés, ce qui suggère des réponses de productivité plus faibles aux changements de diversité dans les forêts. Nous avons étudié la surface terrière, la structure verticale, la surface foliaire et leur relation avec la richesse en espèces d'arbres dans une forêt subtropicale du sud-est de la Chine. Des parcelles forestières permanentes de 30 x 30 m ont été sélectionnées pour couvrir des gradients largement indépendants de la richesse en espèces d'arbres et de l'âge de succession secondaire. Les parcelles avec une richesse en espèces d'arbres plus élevée avaient une surface terrière de peuplement plus élevée. De plus, les augmentations de la surface terrière des peuplements sur un intervalle de recensement de 4 ans étaient plus importantes à haute diversité qu'à faible diversité. Ces effets se sont traduits par une augmentation des stocks de carbone dans la phytomasse aérienne (estimée à l'aide d'équations allométriques). Une plus grande variabilité de la hauteur des arbres dans des parcelles plus diversifiées suggère que ces effets ont été facilités par un garnissage plus dense de la canopée en raison de la complémentarité architecturale entre les espèces. En revanche, la surface foliaire n'était pas ou même négativement affectée par la diversité des arbres, indiquant un découplage de l'accumulation de carbone de la surface foliaire. Alternativement, la même surface foliaire communautaire aurait pu assimiler plus de C par intervalle de temps dans plus de parcelles que dans des parcelles moins diversifiées en raison de différences dans le renouvellement et la productivité des feuilles ou en raison de différences dans l'affichage des feuilles dans l'espace vertical et horizontal. Dans l'ensemble, notre étude suggère que dans les forêts riches en espèces, les processus basés sur des niches soutiennent une relation diversité-productivité positive et que cela se traduit par une augmentation du stockage du carbone dans les structures ligneuses à longue durée de vie. Compte tenu des taux de croissance élevés de ces forêts au cours de la succession secondaire, nos résultats indiquent en outre qu'une gestion forestière favorisant la diversité des arbres après perturbation peut accélérer la séquestration du CO2 dans l'atmosphère et donc être pertinente dans un contexte de changement climatique. La investigación sobre las relaciones biodiversidad-productividad se ha centrado en los ecosistemas herbáceos, y los resultados de los estudios de campo de los árboles solo han comenzado a surgir recientemente. Además, estos últimos se concentran en gran medida en la zona templada. La diversidad de especies arbóreas generalmente es mucho mayor en los bosques subtropicales y tropicales que en los bosques templados o boreales, con razones que no se comprenden completamente. La superposición de nichos y, por lo tanto, la complementariedad en el uso de recursos que apoyan la productividad pueden ser menores en los bosques que en los ecosistemas herbáceos, lo que sugiere respuestas de productividad más débiles al cambio de diversidad en los bosques. Estudiamos el área basal del rodal, la estructura vertical, el área foliar y su relación con la riqueza de especies arbóreas en un bosque subtropical en el sureste de China. Se seleccionaron parcelas forestales permanentes de 30 x 30 m para abarcar gradientes en gran medida independientes en la riqueza de especies arbóreas y la edad de sucesión secundaria. Las parcelas con mayor riqueza de especies arbóreas tenían una mayor área basal de rodales. Además, los aumentos del área basal del soporte durante un intervalo de censo de 4 años fueron mayores en la diversidad alta que en la baja. Estos efectos se tradujeron en un aumento de las reservas de carbono en la fitomasa aérea (estimada mediante ecuaciones alométricas). Una mayor variabilidad en la altura de los árboles en parcelas más diversas sugirió que estos efectos se vieron facilitados por un empaquetamiento de dosel más denso debido a la complementariedad arquitectónica entre las especies. Por el contrario, el área foliar no se vio afectada o incluso se vio afectada negativamente por la diversidad de los árboles, lo que indica un desacoplamiento de la acumulación de carbono del área foliar. Alternativamente, la misma área foliar comunitaria podría haber asimilado más C por intervalo de tiempo en más que en parcelas menos diversas debido a las diferencias en el recambio y la productividad de las hojas o debido a las diferencias en la visualización de las hojas en el espacio vertical y horizontal. En general, nuestro estudio sugiere que en los bosques ricos en especies, los procesos basados en nichos apoyan una relación positiva diversidad-productividad y que esto se traduce en un mayor almacenamiento de carbono en estructuras leñosas de larga vida. Dadas las altas tasas de crecimiento de estos bosques durante la sucesión secundaria, nuestros resultados indican además que una gestión forestal que promueva la diversidad de árboles después de la perturbación puede acelerar el secuestro de CO2 de la atmósfera y, por lo tanto, ser relevante en un contexto de cambio climático. Research about biodiversity–productivity relationships has focused on herbaceous ecosystems, with results from tree field studies only recently beginning to emerge. Also, the latter are concentrated largely in the temperate zone. Tree species diversity generally is much higher in subtropical and tropical than in temperate or boreal forests, with reasons not fully understood. Niche overlap and thus complementarity in the use of resources that support productivity may be lower in forests than in herbaceous ecosystems, suggesting weaker productivity responses to diversity change in forests. We studied stand basal area, vertical structure, leaf area, and their relationship with tree species richness in a subtropical forest in south-east China. Permanent forest plots of 30 x 30 m were selected to span largely independent gradients in tree species richness and secondary successional age. Plots with higher tree species richness had a higher stand basal area. Also, stand basal area increases over a 4-year census interval were larger at high than at low diversity. These effects translated into increased carbon stocks in aboveground phytomass (estimated using allometric equations). A higher variability in tree height in more diverse plots suggested that these effects were facilitated by denser canopy packing due to architectural complementarity between species. In contrast, leaf area was not or even negatively affected by tree diversity, indicating a decoupling of carbon accumulation from leaf area. Alternatively, the same community leaf area might have assimilated more C per time interval in more than in less diverse plots because of differences in leaf turnover and productivity or because of differences in the display of leaves in vertical and horizontal space. Overall, our study suggests that in species-rich forests niche-based processes support a positive diversity–productivity relationship and that this translates into increased carbon storage in long-lived woody structures. Given the high growth rates of these forests during secondary succession, our results further indicate that a forest management promoting tree diversity after disturbance may accelerate CO2 sequestration from the atmosphere and thus be relevant in a climate-change context. ركزت الأبحاث حول العلاقات بين التنوع البيولوجي والإنتاجية على النظم الإيكولوجية العشبية، حيث بدأت نتائج الدراسات الميدانية للأشجار في الظهور مؤخرًا فقط. أيضا، تتركز هذه الأخيرة إلى حد كبير في المنطقة المعتدلة. تنوع أنواع الأشجار بشكل عام أعلى بكثير في المناطق شبه الاستوائية والاستوائية منه في الغابات المعتدلة أو الشمالية، لأسباب غير مفهومة تمامًا. قد يكون التداخل المتخصص وبالتالي التكامل في استخدام الموارد التي تدعم الإنتاجية أقل في الغابات منه في النظم الإيكولوجية العشبية، مما يشير إلى ضعف استجابات الإنتاجية لتغير التنوع في الغابات. درسنا المنطقة القاعدية، والبنية العمودية، ومنطقة الأوراق، وعلاقتها بغنى أنواع الأشجار في غابة شبه استوائية في جنوب شرق الصين. تم اختيار قطع أراضي الغابات الدائمة التي تبلغ مساحتها 30 × 30 مترًا لتغطي التدرجات المستقلة إلى حد كبير في ثراء أنواع الأشجار والعمر المتتالي الثانوي. كان للمخططات ذات الثراء العالي لأنواع الأشجار مساحة قاعدية أعلى. كما أن الزيادات في المساحة القاعدية للوقوف على مدى فترة تعداد مدتها 4 سنوات كانت أكبر عند ارتفاعها مقارنة بالتنوع المنخفض. تُرجمت هذه الآثار إلى زيادة مخزونات الكربون في الكتلة النباتية فوق الأرض (المقدرة باستخدام المعادلات المتغايرة). يشير التباين العالي في ارتفاع الأشجار في قطع الأراضي الأكثر تنوعًا إلى أن هذه التأثيرات قد تم تسهيلها من خلال تعبئة المظلة الأكثر كثافة بسبب التكامل المعماري بين الأنواع. في المقابل، لم تتأثر منطقة الأوراق أو حتى تأثرت سلبًا بتنوع الأشجار، مما يشير إلى فصل تراكم الكربون عن منطقة الأوراق. بدلاً من ذلك، قد تكون نفس منطقة أوراق الشجر المجتمعية قد استوعبت أكثر من درجة مئوية في كل فترة زمنية في أكثر من قطع الأراضي الأقل تنوعًا بسبب الاختلافات في دوران الأوراق والإنتاجية أو بسبب الاختلافات في عرض الأوراق في المساحة الرأسية والأفقية. بشكل عام، تشير دراستنا إلى أن العمليات القائمة على النيتشات في الغابات الغنية بالأنواع تدعم علاقة إيجابية بين التنوع والإنتاجية وأن هذا يترجم إلى زيادة تخزين الكربون في الهياكل الخشبية طويلة العمر. وبالنظر إلى معدلات النمو المرتفعة لهذه الغابات خلال التعاقب الثانوي، تشير نتائجنا كذلك إلى أن إدارة الغابات التي تعزز تنوع الأشجار بعد الاضطراب قد تسرع من عزل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وبالتالي تكون ذات صلة في سياق تغير المناخ.