Microbial nitrogen dynamics in organic and mineral soil horizons along a latitudinal transect in western Siberia

Soil N availability is constrained by the breakdown of N-containing polymers such as proteins to oligopeptides and amino acids that can be taken up by plants and microorganisms. Excess N is released from microbial cells as ammonium (N mineralization), which in turn can serve as substrate for nitrification. According to stoichiometric theory, N mineralization and nitrification are expected to increase in relation to protein depolymerization with decreasing N limitation, and thus from higher to lower latitudes and from topsoils to subsoils. To test these hypotheses, we compared gross rates of protein depolymerization, N mineralization and nitrification (determined using N-15 pool dilution assays) in organic topsoil, mineral topsoil, and mineral subsoil of seven ecosystems along a latitudinal transect in western Siberia, from tundra (67 degrees N) to steppe (54 degrees N). The investigated ecosystems differed strongly in N transformation rates, with highest protein depolymerization and N mineralization rates in middle and southern taiga. All N transformation rates decreased with soil depth following the decrease in organic matter content. Related to protein depolymerization, N mineralization and nitrification were significantly higher in mineral than in organic horizons, supporting a decrease in microbial N limitation with depth. In contrast, we did not find indications for a decrease in microbial N limitation from arctic to temperate ecosystems along the transect. Our findings thus challenge the perception of ubiquitous N limitation at high latitudes, but suggest a transition from N to C limitation of microorganisms with soil depth, even in high-latitude systems such as tundra and boreal forest.

Études in vivo et in vitro sur le potentiel néphroprotecteur de plantes médicinales anti-diabétiques de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie-James

Notre équipe a identifié le thé Labrador [Rhododendron groenlandicum L. (Ericaceae)] comme une plante potentiellement antidiabétique de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale. Dans la présente étude, nous avons évalué les effets néphroprotecteurs potentiels de la plante. De la microalbuminurie et de la fibrose rénale ont été développées chez des souris alimentées avec une diète grasse (DG). Le R. groenlandicum améliore d’une façon non-significative la microalbuminurie, avec des valeurs de l’aire sous la courbe (ACR) diminuant de 0.69 à 0.53. La valeur de la fibrose rénale qui était, à l’origine, de 4.85 unités arbitraires (UA) dans des souris alimentées à la DG, a chuté à 3.27 UA après avoir reçu un traitement de R. groenlandicum. Le R. groenlandicum a réduit la stéatose rénale de presque la moitié alors que l’expression du facteur de modification Bcl-2 (Bmf) a chuté de 13.96 UA à 9.43 UA. Dans leur ensemble les résultats suggèrent que le traitement avec R. groenlandicum peut améliorer la fonction rénale altérée par DG. Dans l’étude subséquente, notre équipe a identifié 17 espèces de la forêt boréale, de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale, qui ont présenté des activités biologiques prometteuses in vitro et in vivo dans le contexte du DT2. Nous avons maintenant examiné ces 17 extraits afin d’identifier lesquels possèdent un potentiel cytoprotecteur rénale en utilisant des cellules Madin Darby Canine Kidney (MDCK) mises à l’épreuve dans un médium hypertonique. Nous concluons que plusieurs plantes antidiabétiques Cris exercent une activité de protection rénale qui pourrait être pertinente dans le contexte de la néphropathie diabétique (ND) qui affecte une proportion importante des Cris. La G. hispidula et la A. balsamea sont parmi les plantes les plus puissantes dans ce contexte et elles semblent protectrices principalement en inhibant la caspase 9 dans la voie de signalisation apoptotique mitochondriale. Finalement, nous avons utilisé une approche de fractionnement guidée par un test biologique pour identifier les fractions actives et les composés de A. balsamea avec un potentiel de protection rénale in vitro dans des cellules MDCK mises au défi avec un médium hypertonique. La fraction d’hexane (Hex) possède le potentiel le plus élevé parmi toutes les fractions de solvant contre les dommages cellulaires induits par le stress hypertonique. Dans des études précédentes, trois composés purs ont été identifiés à partir de la fraction Hex, à savoir, l’acide abiétique, l’acide déhydroabiétique et le squalène. L’acide abiétique se distinguait par son effet puissant dans le maintien de la viabilité des cellules MDCK (AnnV-/PI-) à un niveau relativement élevé (augmentation de 25.48% relative au stress hypertonique, P<0.0001), ainsi qu’une réduction significative (diminution de 20.20% par rapport au stress hypertonique, P<0.0001) de l’apoptose de stade précoce (AnnV+/PI-). L’acide abiétique peut donc servir à normaliser les préparations traditionnelles d’A. balsamea et à trouver des applications potentielles dans le traitement de la néphropathie diabétique. Les trois études ont été intrinsèquement liées les unes aux autres, par conséquent, nous avons réussi à identifier R. groenlandicum ainsi que A. balsamea comme nouvelles plantes prometteuses contre la néphropathie diabétique. Nous croyons que ces résultats profiteront à la communauté crie pour la gestion des complications diabétiques, en particulier la néphropathie diabétique. En parallèle, nos données pourraient faire avancer l'essai clinique de certaines plantes médicinales de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale du Canada.

Échanges d’énergie et d’eau des écosystèmes nordiques dans un contexte de changement climatique

Le réchauffement climatique affecte fortement les régions nordiques du Canada où le dégel du pergélisol discontinu à sa limite sud est accompagné du mouvement de la limite des arbres vers le nord en zone de pergélisol continu. Ces altérations faites aux paysages de la Taïga des Plaines sont le point de départ de plusieurs rétroactions puisque les changements apportés aux caractéristiques de la surface (au niveau de l’albédo, l’humidité du sol et la rugosité de la surface) vont à leur tour entraîner des modifications biophysiques et éventuellement influencer l’augmentation ou la diminution subséquente des températures et de l’humidité de l’air. Seulement, il y a un nombre important de facteurs d’influence qu’il est difficile de projeter toutes les boucles rétroactives qui surviendront avec les présents changements climatiques en régions nordiques. Dans le but de caractériser les échanges d’eau et d’énergie entre la surface et l’atmosphère de trois sites des Territoires du Nord-Ouest subissant les conséquences de l’augmentation des températures de l’air, la méthode micro-météorologique de covariance des turbulences fut utilisée en 2013 aux sites de Scotty Creek (forêt boréale et tourbière nordique en zone de pergélisol sporadique-discontinu), de Havikpak Creek (forêt boréale nordique en zone de pergélisol continu) et de Trail Valley Creek (toundra arctique en zone de pergélisol continu). En identifiant les procédés biotiques et abiotiques (ex. intensité lumineuse, disponibilité en eau, etc.) d’évapotranspiration aux trois sites, les contrôles par l’eau et l’énergie furent caractérisés et permirent ainsi de projeter une augmentation de la limitation en eau, mais surtout en énergie du site de Trail Valley Creek. La répartition de l’énergie projetée est semblable à celle de Havikpak Creek, avec une augmentation de la proportion du flux de chaleur sensible au détriment de celui latent suite aux modifications des caractéristiques de la surface (albédo, rugosité et humidité du sol). L’augmentation relative du flux d’énergie sensible laisse présager une boucle rétroactive positive de l’augmentation des températures de l’air à ce site. Ensuite, en comparant des données modelées de la hauteur de la couche limite planétaire et des données provenant de profils atmosphériques d’Environnement Canada entre les trois sites, les changements de hauteur de cette couche atmosphérique furent aussi projetés. Trail Valley Creek pourrait connaître une hausse de la hauteur de sa couche limite planétaire avec le temps alors que Scotty Creek connaîtrait une diminution de celle-ci. Ces changements au niveau des couches atmosphériques liés à la répartition des flux d’énergie dans les écosystèmes se répercuteraient alors sur le climat régional de façon difficile à déterminer pour l’instant. Les changements apportés désignent une boucle rétroactive positive des températures de l’air à Trail Valley Creek et l’inverse à Scotty Creek. Les deux axes d’analyse arrivent donc aux mêmes conclusions et soulignent aussi l’importance de l’influence mutuelle entre le climat et les caractéristiques spécifiques des écosystèmes à la surface.

Paléoécologie d’une tourbière à pergélisol en dégradation du sud des Territoires du Nord-Ouest : implications pour le cycle du carbone

Les tourbières ont contribué à refroidir le climat terrestre pendant l’Holocène en accumulant un réservoir de carbone important. Dans la forêt boréale canadienne, les sols gelés en permanence (pergélisols) sont répandus et ceux-ci sont principalement localisés dans les tourbières où ils forment des plateaux surélevés. Le dégel du pergélisol, causé entre autres par le réchauffement atmosphérique ou d’autres perturbations, provoque l’effondrement des plateaux et la saturation en eau du sol ce qui modifie entre autres le couvert végétal et le cycle du carbone. Les modélisations suggèrent que les latitudes nordiques seront les plus affectées par le réchauffement climatique alors qu’on y observe déjà un recul du couvert du pergélisol. Il est primordial de comprendre comment le dégel du pergélisol affecte la fonction de puits de carbone des tourbières puisque des rétroactions sur le climat sont possibles si une grande quantité de gaz à effet de serre est émise ou séquestrée. J’utilise une chronoséquence représentant le temps depuis le dégel d’un plateau de pergélisol des Territoires du Nord-Ouest pour comprendre les facteurs influençant l’aggradation et la dégradation du pergélisol dans les tourbières et évaluer l’effet du dégel sur l’accumulation de carbone et la préservation du carbone déjà accumulé. Les taux d’accumulation de carbone associés à la présence de pergélisol dans le passé et au présent sont lents, et la tourbe est moins décomposée dans les secteurs ayant été affectés plus longtemps par le pergélisol. En somme, le pergélisol réduit l’accumulation de carbone en surface mais permet une meilleure préservation du carbone déjà accumulé.

Environmental Dynamics of Dissolved Black Carbon in Aquatic Ecosystems

Black carbon (BC), the incomplete combustion product from biomass and fossil fuel burning, is ubiquitously found in soils, sediments, ice, water and atmosphere. Because of its polyaromatic molecular characteristic, BC is believed to contribute significantly to the global carbon budget as a slow-cycling, refractory carbon pool. However, the mass balance between global BC generation and accumulation does not match, suggesting a removal mechanism of BC to the active carbon pool, most probable in a dissolved form. The presence of BC in waters as part of the dissolved organic matter (DOM) pool was recently confirmed via ultrahigh resolution mass spectrometry, and dissolved black carbon (DBC), a degradation product of charcoal, was found in marine and coastal environments. However, information on the loadings of DBC in freshwater environments and its global riverine flux from terrestrial systems to the oceans remained unclear. The main objectives of this study were to quantify DBC in diverse aquatic ecosystems and to determine its environmental dynamics. Surface water samples were collected from aquatic environments with a spatially significant global distribution, and DBC concentrations were determined by a chemical oxidation method coupled with HPLC detection. While it was clear that biomass burning was the main sources of BC, the translocation mechanism of BC to the dissolved phase was not well understood. Data from the regional studies and the developed global model revealed a strong positive correlation between DBC and dissolved organic carbon (DOC) dynamics, indicating a co-generation and co-translocation between soil OC and BC. In addition, a DOC-assistant DBC translocation mechanism was identified. Taking advantage of the DOC-DBC correlation model, a global riverine DBC flux to oceans on the order of 26.5 Mt C yr-1 (1 Mt = 1012 g) was determined, accounting for 10.6% of the global DOC flux. The results not only indicated that DOC was an important environmental intermediate for BC transfer and storage, but also provided an estimate of a major missing link in the global BC budget. The ever increasing DBC export caused by global warming will change the marine DOM quality and may have important consequences for carbon cycling in marine ecosystem.

Échanges d’énergie et d’eau des écosystèmes nordiques dans un contexte de changement climatique

Le réchauffement climatique affecte fortement les régions nordiques du Canada où le dégel du pergélisol discontinu à sa limite sud est accompagné du mouvement de la limite des arbres vers le nord en zone de pergélisol continu. Ces altérations faites aux paysages de la Taïga des Plaines sont le point de départ de plusieurs rétroactions puisque les changements apportés aux caractéristiques de la surface (au niveau de l’albédo, l’humidité du sol et la rugosité de la surface) vont à leur tour entraîner des modifications biophysiques et éventuellement influencer l’augmentation ou la diminution subséquente des températures et de l’humidité de l’air. Seulement, il y a un nombre important de facteurs d’influence qu’il est difficile de projeter toutes les boucles rétroactives qui surviendront avec les présents changements climatiques en régions nordiques. Dans le but de caractériser les échanges d’eau et d’énergie entre la surface et l’atmosphère de trois sites des Territoires du Nord-Ouest subissant les conséquences de l’augmentation des températures de l’air, la méthode micro-météorologique de covariance des turbulences fut utilisée en 2013 aux sites de Scotty Creek (forêt boréale et tourbière nordique en zone de pergélisol sporadique-discontinu), de Havikpak Creek (forêt boréale nordique en zone de pergélisol continu) et de Trail Valley Creek (toundra arctique en zone de pergélisol continu). En identifiant les procédés biotiques et abiotiques (ex. intensité lumineuse, disponibilité en eau, etc.) d’évapotranspiration aux trois sites, les contrôles par l’eau et l’énergie furent caractérisés et permirent ainsi de projeter une augmentation de la limitation en eau, mais surtout en énergie du site de Trail Valley Creek. La répartition de l’énergie projetée est semblable à celle de Havikpak Creek, avec une augmentation de la proportion du flux de chaleur sensible au détriment de celui latent suite aux modifications des caractéristiques de la surface (albédo, rugosité et humidité du sol). L’augmentation relative du flux d’énergie sensible laisse présager une boucle rétroactive positive de l’augmentation des températures de l’air à ce site. Ensuite, en comparant des données modelées de la hauteur de la couche limite planétaire et des données provenant de profils atmosphériques d’Environnement Canada entre les trois sites, les changements de hauteur de cette couche atmosphérique furent aussi projetés. Trail Valley Creek pourrait connaître une hausse de la hauteur de sa couche limite planétaire avec le temps alors que Scotty Creek connaîtrait une diminution de celle-ci. Ces changements au niveau des couches atmosphériques liés à la répartition des flux d’énergie dans les écosystèmes se répercuteraient alors sur le climat régional de façon difficile à déterminer pour l’instant. Les changements apportés désignent une boucle rétroactive positive des températures de l’air à Trail Valley Creek et l’inverse à Scotty Creek. Les deux axes d’analyse arrivent donc aux mêmes conclusions et soulignent aussi l’importance de l’influence mutuelle entre le climat et les caractéristiques spécifiques des écosystèmes à la surface.

Paléoécologie d’une tourbière à pergélisol en dégradation du sud des Territoires du Nord-Ouest : implications pour le cycle du carbone

Les tourbières ont contribué à refroidir le climat terrestre pendant l’Holocène en accumulant un réservoir de carbone important. Dans la forêt boréale canadienne, les sols gelés en permanence (pergélisols) sont répandus et ceux-ci sont principalement localisés dans les tourbières où ils forment des plateaux surélevés. Le dégel du pergélisol, causé entre autres par le réchauffement atmosphérique ou d’autres perturbations, provoque l’effondrement des plateaux et la saturation en eau du sol ce qui modifie entre autres le couvert végétal et le cycle du carbone. Les modélisations suggèrent que les latitudes nordiques seront les plus affectées par le réchauffement climatique alors qu’on y observe déjà un recul du couvert du pergélisol. Il est primordial de comprendre comment le dégel du pergélisol affecte la fonction de puits de carbone des tourbières puisque des rétroactions sur le climat sont possibles si une grande quantité de gaz à effet de serre est émise ou séquestrée. J’utilise une chronoséquence représentant le temps depuis le dégel d’un plateau de pergélisol des Territoires du Nord-Ouest pour comprendre les facteurs influençant l’aggradation et la dégradation du pergélisol dans les tourbières et évaluer l’effet du dégel sur l’accumulation de carbone et la préservation du carbone déjà accumulé. Les taux d’accumulation de carbone associés à la présence de pergélisol dans le passé et au présent sont lents, et la tourbe est moins décomposée dans les secteurs ayant été affectés plus longtemps par le pergélisol. En somme, le pergélisol réduit l’accumulation de carbone en surface mais permet une meilleure préservation du carbone déjà accumulé.

Regional habitat needs of a nationally listed species, Canada Warbler (Cardellina canadensis), in Alberta, Canada

Understanding factors that affect the distribution and abundance of species is critical to developing effective management plans for conservation. Our goal was to quantify the distribution and abundance of Canada Warbler (Cardellina canadensis), a threatened old-forest associate in Alberta, Canada. The Canada Warbler has declined across its range, including in Alberta where habitat loss and alteration from urban expansion, forestry, and energy development are changing the forest landscape. We used 110,427 point count survey visits from 32,287 unique survey stations to model local-level (150-m radius circular buffers) and stand-level (564-m radius circular buffers) habitat associations of the Canada Warbler. We found that habitat supporting higher densities of Canada Warblers was locally concentrated yet broadly distributed across Alberta’s boreal forest region. Canada Warblers were most commonly associated with older deciduous forest at the local scale, particularly near small, incised streams, and greater amounts of deciduous forest at the stand scale. Predicted density was lower in other forest types and younger age classes measured at the local scale. There was little evidence that local-scale fragmentation (i.e., edges created by linear features) influenced Canada Warbler abundance. However, current forestry practices in the province likely will reduce the availability of Canada Warbler habitat over time by cutting old deciduous forest stands. Our results suggest that conservation efforts aimed at Canada Warbler focus on retaining large stands of old deciduous forest, specifically stands adjacent to streams, by increasing the width of deciduous retention buffers along streams during harvest and increasing the size and number of old forest residual patches in harvested stands.

Remote sensing of boreal land cover: estimation of forest attributes and extent

Remote sensing provides methods to infer land cover information over large geographical areas at a variety of spatial and temporal resolutions. Land cover is input data for a range of environmental models and information on land cover dynamics is required for monitoring the implications of global change. Such data are also essential in support of environmental management and policymaking. Boreal forests are a key component of the global climate and a major sink of carbon. The northern latitudes are expected to experience a disproportionate and rapid warming, which can have a major impact on vegetation at forest limits. This thesis examines the use of optical remote sensing for estimating aboveground biomass, leaf area index (LAI), tree cover and tree height in the boreal forests and tundra taiga transition zone in Finland. The continuous fields of forest attributes are required, for example, to improve the mapping of forest extent. The thesis focus on studying the feasibility of satellite data at multiple spatial resolutions, assessing the potential of multispectral, -angular and -temporal information, and provides regional evaluation for global land cover data. Preprocessed ASTER, MISR and MODIS products are the principal satellite data. The reference data consist of field measurements, forest inventory data and fine resolution land cover maps. Fine resolution studies demonstrate how statistical relationships between biomass and satellite data are relatively strong in single species and low biomass mountain birch forests in comparison to higher biomass coniferous stands. The combination of forest stand data and fine resolution ASTER images provides a method for biomass estimation using medium resolution MODIS data. The multiangular data improve the accuracy of land cover mapping in the sparsely forested tundra taiga transition zone, particularly in mires. Similarly, multitemporal data improve the accuracy of coarse resolution tree cover estimates in comparison to single date data. Furthermore, the peak of the growing season is not necessarily the optimal time for land cover mapping in the northern boreal regions. The evaluated coarse resolution land cover data sets have considerable shortcomings in northernmost Finland and should be used with caution in similar regions. The quantitative reference data and upscaling methods for integrating multiresolution data are required for calibration of statistical models and evaluation of land cover data sets. The preprocessed image products have potential for wider use as they can considerably reduce the time and effort used for data processing.

Effect of soil preparation of boreal spruce forest on air and soil temperature conditions in forest regeneration areas.

The effect of scarification, ploughing and cross-directional plouhing on temperature conditions in the soil and adjacent air layer have been studied during 11 consecutive growth periods by using an unprepared clear-cut area as a control site. The maximum and minimum temperatures were measured daily in the summer months, and other temperature observations were made at four-hour intervals by means of a Grant measuring instrument. The development of the seedling stand was also followed in order to determine its shading effect on the soil surface. Soil preparation decreased the daily temperature amplitude of the air at the height of 10 cm. The maximum temperatures on sunny days were lower in the tilts of the ploughed and in the humps of the cross-directional ploughed sites compared with the unprepared area. Correspondingly, the night temperatures were higher and so the soil preparation considerably reduced the risk of night frost. In the soil at the depth of 5 cm, soil preparation increased daytime temperatures and reduced night temperatures compared with unprepared area. The maximum increase in monthly mean temperatures was almost 5 °C, and the daily variation in the surface parts of the tilts and humps increased so that excessively high temperatures for the optimal growth of the root system were measured from time to time. The temperature also rose at the depths of 50 and 100 cm. Soil preparation also increased the cumulative temperature sum. The highest sums accumulated during the summer months were recorded at the depth of 5 cm in the humps of cross-directional ploughed area (1127 dd.) and in the tilts of the ploughed area (1106 dd.), while the corresponding figure in the unprepared soil was 718 dd. At the height of 10 cm the highest temperature sum was 1020 dd. in the hump, the corresponding figure in the unprepared area being 925 dd. The incidence of high temperature amplitudes and percentage of high temperatures at the depth of 5 cm decreased most rapidly in the humps of cross-directional ploughed area and in the ploughing tilts towards the end of the measurement period. The decrease was attributed principally to the compressing of tilts, the ground vegetation succession and the growth of seedlings. The mean summer temperature in the unprepared area was lower than in the prepared area and the difference did not diminish during the period studied. The increase in temperature brought about by soil preparation thus lasts at least more than 10 years.

Short-term Response of Breeding Barred Owls to Forestry in a Boreal Mixedwood Forest Landscape

Forestry and other activities are increasing in the boreal mixedwood of Alberta, with a concomitant decrease in older forest. The Barred Owl (Strix varia) is an old-growth indicator species in some jurisdictions in North America. Hence, we radio-tagged Barred Owls in boreal mixedwood in Alberta to determine whether harvesting influenced habitat selection. We used three spatial scales: nest sites, i.e., nest tree and adjacent area of 11.7 m radius around nests, nesting territory of 1000 m radius around nests, and home range locations within 2000 m radius of the home range center. Barred Owls nested primarily in balsam poplar (Populus balsamifera) snags > 34 cm dbh and nest trees were surrounded by large, > 34 cm dbh, balsam poplar trees and snags. Nesting territories contained a variety of habitats including young < 80-yr-old, deciduous-dominated stands, old deciduous and coniferous-dominated stands, treed bogs, and recent clear-cuts. However, when compared to available habitat in the study area, they were more likely to contain old conifer-dominated stands and recent cutblocks. We assumed this is because all of the recent harvest occurred in old stands, habitat preferred by the owls. When compared with random sites, locations used for foraging and roosting at the home range scale were more likely to be in young deciduous-dominated stands, old conifer-dominated stands and cutblocks > 30 yr old, and less likely to occur in old deciduous-dominated stands and recent cutblocks. Hence, although recent clearcuts occurred in territories, birds avoided these microhabitats during foraging. To meet the breeding requirements of Barred Owls in managed forests, 10–20 ha patches of old deciduous and mixedwood forest containing large Populus snags or trees should be maintained. In our study area, nest trees had a minimum dbh of 34 cm. Although cut areas were incorporated into home ranges, the amount logged was low, i.e., 7%, in our area. Hence more research is required to determine harvest levels tolerated by owls over the long term.

From a tree to a stand in Finnish boreal forests: biomass estimation and comparison of methods

There is an increasing need to compare the results obtained with different methods of estimation of tree biomass in order to reduce the uncertainty in the assessment of forest biomass carbon. In this study, tree biomass was investigated in a 30-year-old Scots pine (Pinus sylvestris) (Young-Stand) and a 130-year-old mixed Norway spruce (Picea abies)-Scots pine stand (Mature-Stand) located in southern Finland (61º50' N, 24º22' E). In particular, a comparison of the results of different estimation methods was conducted to assess the reliability and suitability of their applications. For the trees in Mature-Stand, annual stem biomass increment fluctuated following a sigmoid equation, and the fitting curves reached a maximum level (from about 1 kg/yr for understorey spruce to 7 kg/yr for dominant pine) when the trees were 100 years old. Tree biomass was estimated to be about 70 Mg/ha in Young-Stand and about 220 Mg/ha in Mature-Stand. In the region (58.00-62.13 ºN, 14-34 ºE, ≤ 300 m a.s.l.) surrounding the study stands, the tree biomass accumulation in Norway spruce and Scots pine stands followed a sigmoid equation with stand age, with a maximum of 230 Mg/ha at the age of 140 years. In Mature-Stand, lichen biomass on the trees was 1.63 Mg/ha with more than half of the biomass occurring on dead branches, and the standing crop of litter lichen on the ground was about 0.09 Mg/ha. There were substantial differences among the results estimated by different methods in the stands. These results imply that a possible estimation error should be taken into account when calculating tree biomass in a stand with an indirect approach.

Tree mortality and deadwood dynamics in late-successional boreal forests

Here I aimed at quantifying the main components of deadwood dynamics, i.e. tree mortality, deadwood pools, and their decomposition, in late-successional boreal forests. I focused on standing dead trees in three stand types dominated by Picea mariana and Abies balsamea in eastern Canada, and on standing and down dead trees in Picea abies-dominated stands in three areas in Northern Europe. Dead and living trees were measured on five sample plots of 1.6-ha size in each study area and stand type. Stem disks from dead trees were sampled to determine wood density and year of death, using dendrochronological methods. The results were applied to reconstruct past tree mortality and to model deadwood decay class dynamics. Site productivity, stand developmental stage, and the occurrence of episodic tree mortality influenced deadwood volume and quality. In all study areas tree mortality was continuous, leading to continuity in deadwood decay stage distribution. Episodic tree mortality due to either autogenic or allogenic causes influenced deadwood volume and quality in all but one study area. However, regardless of productivity and disturbance history deadwood was abundant, accounting for 20 53% of total wood volume in European study areas, and 15 27% of total standing volume in eastern Canada. Deadwood was a persistent structural component, since its expected residence time in early- and midstages of decay was 18 yr even in the area with the most rapid decomposition. The results indicated that in the absence of episodic tree mortality, stands may eventually develop to a steady state, in which deadwood volume fluctuates around an equilibrium state. However, in many forests deadwood is naturally variable, due to recurrent moderate-severity disturbances. This variability, the continuous tree mortality, and variation in rates of wood decomposition determine the dynamics and availability of deadwood as a habitat and carbon storage medium in boreal coniferous forest ecosystems.