Tracking the Effects of Salt Water Encroachment on South Florida Coastal Ecotones Using Mollusks

Many coastal wetland communities of south Florida have been cut off from freshwater sheet flow for decades and are migrating landward due to salt-water encroachment. A paleoecological study using mollusks was conducted to assess the rates and effects of salt-water encroachment due to freshwater diversion and sea level rise on coastal wetland basins in Biscayne National Park. Modem mollusk distributions taken from 226 surface sites were used to determine local habitat affinities which were applied to infer past environments from mollusk distributions found in soil cores. Mollusks species compositions were found to be strongly correlated to habitat and salinity, providing reliable predictions. Wetland soils were cored to bedrock at 36locations. Mollusks were abundant throughout the cores and 15 of the 20 most abundant taxa served as bioindicators of salinity and habitat. Historic accounts coupled with mollusk based inference models indicate (1) increasing salinity levels along the coast and encroaching into the interior with mangroves communities currently migrating westward, (2) replacement of a mixed graminoid-mangrove zone by a dense monoculture of dwarf mangroves, and (3) a confinement of freshwater and freshwater graminoid marsh to landward areas between urban developments and drainage canals.

A Geospatial Database of Tree Islands within the Mustang Corner Fire Incident of 2008

Fire, which affects community structure and composition at all trophic levels, is an integral component of the Everglades ecosystem (Wade et al. 1980; Lockwood et al. 2003). Without fire, the Everglades as we know it today would be a much different place. This is particularly true for the short-hydroperiod marl prairies that predominate on the eastern and western flanks of Shark River Slough, Everglades National Park (Figure 1). In general, fire in a tropical or sub-tropical grassland community favors the dominance of C4 grasses over C3 species (Roscoe et al. 2000; Briggs et al. 2005). Within this pyrogenic graminoid community also, periodic natural fires, together with suitable hydrologic regime, maintain and advance the dominance of C4 vs C3 graminoids (Sah et al. 2008), and suppress the encroachment of woody stems (Hanan et al. 2009; Hanan et al. unpublished manuscript) originating from the tree islands that, in places, dominate the landscape within this community. However, fires, under drought conditions and elevated fuel loads, can spread quickly throughout the landscape, oxidizing organic soils, both in the prairie and in the tree islands, and, in the process, lead to shifts in vegetation composition. This is particularly true when a fire immediately precedes a flood event (Herndon et al. 1991; Lodge 2005; Sah et al. 2010), or if so much soil is consumed during the fire that the hydrologic regime is permanently altered as a result of a decrease in elevation (Zaffke 1983).

Changements climatiques et écologiques dans le nord de l’Alaska au cours de la glaciation du Wisconsinien : le Yedoma de la rivière Itkillik

Le climat continental et froid de la Béringie lors de la glaciation du Wisconsinien a conduit à la formation d’une forme relique de pergélisol syngénétique nommé yedoma. Ces dépôts ont permis la préservation d’indicateurs environnementaux très diversifiés qui peuvent être employés pour reconstituer la dynamique climatique et écologique de la Béringie avant le dernier maximum glaciaire. À ce jour, peu d’études ont été réalisées au nord de la chaîne de montagnes Brooks (Alaska) et l’hétérogénéité écologique régionale de la Béringie Est lors de la glaciation du Wisonsinien reste mal définie. Ce mémoire porte sur une reconstitution paléoenvironnementale de plus de 39 ka du nord de l’Alaska réalisée à partir de sédiments provenant du Yedoma de la rivière Itkillik. Les objectifs sont (1) de reconstituer l’histoire de la végétation avec l’analyse pollinique; (2) de reconstituer les températures de juillet, le contraste de température saisonnier et l’ensoleillement de juillet avec la technique des analogues modernes et (3) de mettre les données biogéochimiques et glaciologiques du site en lien avec le climat reconstitué. L’étude montre que vers 35 ka BP (Interstade du Wisconsinien Moyen), des conditions climatiques semblables à l’actuel ont favorisé l’accumulation de tourbe riche en carbone organique. À partir de 29,7 ka BP, les températures de juillet reconstituées diminuent, alors que la continentalité du climat semble augmenter. Le contenu en glace des sédiments est plus alors plus faible et la pluie pollinique devient dominée par Poaceae, Artemisia et autres herbacés non graminoïdes. Ces indicateurs suggèrent des conditions environnementales plus xériques qu’aujourd’hui. Les anomalies isotopiques de 18O, 2H et l’excès de deutérium confirment un épisode d’avancée glaciaire (Wisconsinien Tardif). Après 17,9 ka BP (Tardiglaciaire), les températures de juillet et le contraste saisonnier augmentent. Les valeurs de contenu en carbone organique des sédiments sont plus élevées et la plus grande disponibilité en eau favorise l’établissement d’un couvert herbacé moderne dominé par les Cyperaceae.

Changements climatiques et écologiques dans le nord de l’Alaska au cours de la glaciation du Wisconsinien : le Yedoma de la rivière Itkillik

Le climat continental et froid de la Béringie lors de la glaciation du Wisconsinien a conduit à la formation d’une forme relique de pergélisol syngénétique nommé yedoma. Ces dépôts ont permis la préservation d’indicateurs environnementaux très diversifiés qui peuvent être employés pour reconstituer la dynamique climatique et écologique de la Béringie avant le dernier maximum glaciaire. À ce jour, peu d’études ont été réalisées au nord de la chaîne de montagnes Brooks (Alaska) et l’hétérogénéité écologique régionale de la Béringie Est lors de la glaciation du Wisonsinien reste mal définie. Ce mémoire porte sur une reconstitution paléoenvironnementale de plus de 39 ka du nord de l’Alaska réalisée à partir de sédiments provenant du Yedoma de la rivière Itkillik. Les objectifs sont (1) de reconstituer l’histoire de la végétation avec l’analyse pollinique; (2) de reconstituer les températures de juillet, le contraste de température saisonnier et l’ensoleillement de juillet avec la technique des analogues modernes et (3) de mettre les données biogéochimiques et glaciologiques du site en lien avec le climat reconstitué. L’étude montre que vers 35 ka BP (Interstade du Wisconsinien Moyen), des conditions climatiques semblables à l’actuel ont favorisé l’accumulation de tourbe riche en carbone organique. À partir de 29,7 ka BP, les températures de juillet reconstituées diminuent, alors que la continentalité du climat semble augmenter. Le contenu en glace des sédiments est plus alors plus faible et la pluie pollinique devient dominée par Poaceae, Artemisia et autres herbacés non graminoïdes. Ces indicateurs suggèrent des conditions environnementales plus xériques qu’aujourd’hui. Les anomalies isotopiques de 18O, 2H et l’excès de deutérium confirment un épisode d’avancée glaciaire (Wisconsinien Tardif). Après 17,9 ka BP (Tardiglaciaire), les températures de juillet et le contraste saisonnier augmentent. Les valeurs de contenu en carbone organique des sédiments sont plus élevées et la plus grande disponibilité en eau favorise l’établissement d’un couvert herbacé moderne dominé par les Cyperaceae.

Potential Arctic tundra vegetation shifts in response to changing temperature, precipitation and permafrost thaw

Over the past decades, vegetation and climate have changed significantly in the Arctic. Deciduous shrub cover is often assumed to expand in tundra landscapes, but more frequent abrupt permafrost thaw resulting in formation of thaw ponds could lead to vegetation shifts towards graminoid-dominated wetland. Which factors drive vegetation changes in the tundra ecosystem are still not sufficiently clear. In this study, the dynamic tundra vegetation model, NUCOM-tundra (NUtrient and COMpetition), was used to evaluate the consequences of climate change scenarios of warming and increasing precipitation for future tundra vegetation change. The model includes three plant functional types (moss, graminoids and shrubs), carbon and nitrogen cycling, water and permafrost dynamics and a simple thaw pond module. Climate scenario simulations were performed for 16 combinations of temperature and precipitation increases in five vegetation types representing a gradient from dry shrub-dominated to moist mixed and wet graminoid-dominated sites. Vegetation composition dynamics in currently mixed vegetation sites were dependent on both temperature and precipitation changes, with warming favouring shrub dominance and increased precipitation favouring graminoid abundance. Climate change simulations based on greenhouse gas emission scenarios in which temperature and precipitation increases were combined showed increases in biomass of both graminoids and shrubs, with graminoids increasing in abundance. The simulations suggest that shrub growth can be limited by very wet soil conditions and low nutrient supply, whereas graminoids have the advantage of being able to grow in a wide range of soil moisture conditions and have access to nutrients in deeper soil layers. Abrupt permafrost thaw initiating thaw pond formation led to complete domination of graminoids. However, due to increased drainage, shrubs could profit from such changes in adjacent areas. Both climate and thaw pond formation simulations suggest that a wetter tundra can be responsible for local shrub decline instead of shrub expansion.