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Today, scattered disjunct stands of two temperate species, yellow birch and white pine, are present north of their continuous distributional range in southern Quebec (Canada) at topographical locations that offer protection from severe fires. This study tested whether these species had populations more numerous and widespread millennia ago when the climate was presumably warmer. Specifically, this research involved the analyses of pollen, plant macrofossils, and charcoal fragments of two sites within the western part of Quebec's balsam fir--paper birch bioclimatic domain: a forest humus deposit from a yellow birch stand (local scale), and a peatland (regional scale). Fossil data suggest that white pine was more abundant regionally between 7500 and 5000 cal. BP, before coming rare under subsequent cooler conditions. Likewise, yellow birch was more abundant regionally between 7700 and 1500 cal BP. Its subsequent decline and the local disappearance of white pine by ~200 cal. BP may both be explained by the severe fires that occurred in recent centuries, as well as the rarity of suitable habitats for these species. The sustained presence of temperate species in mixed boreal forests is the result of the combined action of climate, natural disturbances and habitat characteristics. Key words: forest fires, mixed forest, postglacial vegetation history, white pine, yellow birch. De petites populations disjointes de deux espèces tempérées, le bouleau jaune et le pin blanc, sont présentes au-delà de leur aire de répartition continue au Québec (Canada) dans des situations topographiques protégées des feux sévères. Nous avons testé l'hypothèse que ces deux espèces furent plus abondantes il y a plusieurs millénaires alors que la température était présumément plus élevée qu'aujourd'hui. À cette fin, des analyses polliniques, macrofossiles et des charbons de bois ont été effectuées pour deux sites dans la portion ouest du domaine bioclimatique de la sapinière à bouleau à papier : un humus au sein d'un îlot de bouleau jaune (échelle locale) et une tourbière (échelle régionale). Le pin blanc fut plus abondant régionalement entre 7500 et 5000 cal. BP. Il s'est ensuite raréfié sous des conditions climatiques plus fraîches tout en demeurant présent localement jusqu'à il y a environ 200 ans. Le bouleau jaune fut plus abondant régionalement entre 7700 et 1500 cal. BP. Sa diminution subséquente et la disparition locale du pin blanc s'expliqueraient par des feux sévères et le peu d'habitats propices à ces deux espèces. Le maintien de telles espèces en forêt mixte boréale résulte de l'action combinée du climat, des perturbations et des caractéristiques d'habitats. Mots-clés : feux de forêt, forêt mixte, histoire postglaciaire de la végétation, pin blanc, bouleau jaune., Introduction The current distribution and abundance of forest species are the result of long-term complex processes and interactions between biotic and abiotic factors (Brown 1984; Ritchie 1987; Brown et al. [...]

The long-standing hypothesis that sugar maple (Acer saccharum Marshall) communities are maintained at equilibrium by present climate and small-scale disturbances is questioned because empirical evidence is accumulating about the ability of the species to withstand several stand-scale disturbances. The fire history of a sugar maple site at the northeastern range limit of the species (Gaspé Peninsula, eastern Canada) was documented to test the hypothesis that this forest type is resilient to fire disturbance. The fire history was reconstructed using radiocarbon-dated soil macrocharcoals. Two main fire periods were recorded during the Holocene. The oldest period occurred between 9055 and 8265 cal. years BP, and was characterized by the presence of conifers, including spruce. After 6900 years of fire-free activities, the second period covered the last 1335 years, and was characterized by the presence of sugar maple in the charcoal assemblage. The dominance of sugar maple after more than 1000 years of recurrent fires underlines the species resilience to frequent site disturbances. The soil of the forest stand was heavily disturbed by earthworms. However, the dense seedling and sapling bank of sugar maple suggests that earthworms do not affect negatively the regeneration and survival of the species. Key words: Acer saccharum, earthworm, forest fire, Holocene, resilience, advance regeneration. Résumé : L'hypothèse voulant que les érablières (Acer saccharum Marshall) soient à l'équilibre avec le climat actuel et les perturbations à fine échelle est de plus en plus remise en question par les données empiriques montrant la capacité de l'espèce de se régénérer après des perturbations à l'échelle des peuplements. L'histoire des feux d'une station dominée par l'érable à sucre à la limite nord-est de son aire naturelle (Péninsule gaspésienne, Est canadien) a été reconstituée afin de tester l'hypothèse de sa résilience face aux feux. La radiodatation de macrocharbons (identifiés botaniquement) du sol de la forêt a servi à la reconstitution. Les feux sont survenus à l'Holocène inférieur, entre 9055 et 8265 ans avant aujourd'hui, et ont brûlé des conifères. Après une longue période sans feu, ces derniers ont repris à l'Holocène supérieur. Cette deuxième période, de 1335 ans à aujourd'hui, est caractérisée par la forte présence de l'érable à sucre dans l'assemblage macrofossile. La dominance de l'espèce après plusieurs feux récurrents souligne sa résilience face à ce type de perturbation. Actuellement, le sol de la forêt est fortement perturbé par les vers de terre. Cependant, l'importante régénération préétablie suggère que l'activité des vers de terre n'affecte pas la régénération et la survie de l'érable à sucre. Mots-clés : Acer saccharum, feux de forêt, Holocène, régénération préétablie, résilience, ver de terre., Introduction The main distributional range of sugar maple (Acer saccharum Marshall) covers the temperate areas of eastern North America, from the Great Lake states to Alabama and northern Georgia and [...]

Abstract: Plant species are unique in their biological traits and biogeographical history, resulting in distinctive species distributions. Continuous and fragmented ranges of varying size and shape have captured the interest [...]

In the St-Lawrence lowlands, sugar maple (Acer saccharum Marsh.) is considered the dominant species of old-growth deciduous forests, whereas red maple (Acer rubrum L.) tends to dominate sites recently disturbed by logging and agricultural practices. Considering that the long-term influence of fire is not documented for such stands, we reconstructed the postglacial tree composition (as deduced from charcoal species) and fire history of a sugar maple stand (Ste-Francoise area) and a red maple stand (Villeroy area) located southwest of Quebec City, Canada. The sites are 10 km apart and show contrasting soil and landform features. Using botanical identification and [sup.14]C dating of soil macrocharcoal, we found that fire struck both maple stands 14-20 times since deglaciation. Most fires occurred in the early Holocene and during the last 2000 years, with the mid Holocene being a period with low fire frequency or no fires. During the last 1600 years, the Villeroy stand shifted from a Tsuga Canadensis (L.) Carriere - conifer forest to a mixed forest and, most recently, to a red maple stand as fire became more frequent, possibly due to human activities of the last 400 years. This study confirms the influence of fire on the development of maple forests. Fire should be considered as an important disturbance factor in the dynamics of temperate deciduous and mixed forests. Key words: fire, sugar maple, red maple, eastern hemlock, succession. L'erable a sucre (Acer saccharum Marsh.) est considere comme une espece dominante des vieilles forets a feuillage decidu des basses terres de la vallee du Saint-Laurent, alors que l'erable rouge (Acer rubrum L.) a tendance a occuper les stations recemment perturbees par l'activite forestiere et l'activite agricole. Etant donne que l'influence a long terme des feux n'est pas documentee chez les erablieres, nous avons procede a la reconstitution de l'histoire des feux et de la composition botanique (en partie, a l'aide des charbons de bois) de deux stations actuellement occupees par une erabliere a erable a sucre (localite de Ste-Francoise) et une erabliere a erable rouge (localite de Villeroy) situees au sud-ouest de la ville de Quebec. Les deux stations sont situees a 10 km l'une de l'autre et different quant aux caracteristiques geomorphologiques et pedologiques. D'apres les donnees radiometriques et botaniques des macrorestes de charbons de bois echantillonnes, 14 a 20 feux ont affecte les deux stations d'erable depuis la deglaciation de la region. La plupart des feux sont apparus au debut de l'Holocene et au cours des derniers 2000 ans, alors que l'Holocene moyen a ete une periode sans feu ou de faible frequence de feu. Au cours des derniers 1600 ans a Villeroy, une foret de coniferes dominee par la pruche du Canada (Tsuga canadensis (L.) Carriere) s'est transformee en foret mixte et, plus recemment, en erabliere a erable rouge alors que le feu est devenu plus frequent au cours des 400 dernieres annees possiblement a cause de l'activite humaine. Notre etude confirme l'influence determinante du feu sur le developpement des erablieres. Nous en concluons que le feu constitue un facteur de perturbation d'importance jouant un role dans la dynamique des forets mixtes et decidues des regions temperees froides. Mots-cles: feu, erable a sucre, erable rouge, pruche du Canada, succession., Introduction Maple (Acer) forests are among the main hardwood forest types of eastern North America (Grandtner 1966; Bouchard and Maycock 1978; Brisson et al. 1988; Barbour and Billings 1999). Of [...]

The Earth's climate has been warming rapidly since the beginning of the industrial era, forcing terrestrial organisms to adapt. Migration constitutes one of the most effective processes for surviving and thriving, although the speed at which tree species migrate as a function of climate change is unknown. One way to predict latitudinal movement of trees under the climate of the twenty-first century is to examine past migration since the Last Glacial Maximum. In this study, radiocarbon-dated macrofossils were used to calculate the velocity of past migration of jack pine (Pinus banksiana) and black spruce (Picea mariana), two important fire-adapted conifers of the North American boreal forest. Jack pine migrated at a mean rate of 19 km per century (km-cent) from unglaciated sites in the central and southeastern United States to the northern limit of the species in subarctic Canada. However, the velocity increased between unglaciated and early deglaciated sites in southern Quebec and slowed from early to mid-Holocene in central and eastern Quebec. Migration was at its lowest speed in late-Holocene times, when it stopped about 3,000 y ago. Compared with jack pine, black spruce migrated at a faster mean rate of 25 km-cent from the ice border at the last interstadial (Bølling/Allerød) to the species tree limit. The modern range of both species was nearly occupied about 6,000 y ago. The factors modulating the changing velocity of jack pine migration were closely associated with the warm-dry climate of the late Pleistocene-Holocene transition and the more humid climate of the mid- and late-Holocene. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Extensive balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) stands across the southern boreal forest are ecosystems likely more influenced by insect outbreaks and windthrows than by fire. To what degree the dominance of balsam fir stands reflects past and present disturbance dynamics associated with fire is not well documented. To answer this question, we focused on the recon-struction of the long-term fire history of high-altitude balsam fir forests of southern Quebec. The reconstruction was based on botanically identified and radiocarbon-dated soil charcoal particles in 19 sites covering successional stages from white birch (Betula payrifera Marsh.) to mixed white birch - balsam fir stands. Fire activity commenced early after deglaciation, about 9600 calibrated years before present when the first boreal tree species were established. Fire occurred recurrently during the following 5000 years with a forest landscape composed of the principal tree species common to the boreal forest, including jack pine (Pinus banksiana Lamb.). Fire activity ceased more or less abruptly about 4500 years ago due to less fire-conducive, more humid conditions. Then, the forest landscape progressively changed towards a larger representation of white birch - balsam fir forests and the disappearance of jack pine. Whereas several balsam fir stands have not burned over the last 4500 years, scattered fires occurred in particular over the last 250 years when 1815 and 1878 fires, probably man-made, burned 50% of the forest, thus causing a major change in the composition of the forest landscape. It is concluded that the high-altitude forest landscape of southern Quebec changed profoundly over the Holocene in close association with a time-transgressive dry-to-wet climatic gradient. Resume: La dynamique des sapinieres du sud de la foret boreale est regie par les epidemies d'insecte et les chablis plutot que par les feux. Jusqu'a quel point la dominance de peuplements de sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) reflete une dynamique passee et actuelle reliee au feu demeure une question peu documentee. Afin d'y repondre, nous avons reconstitue l'historique des feux a long terme des sapinieres d'altitude du sud du Quebec. La reconstitution a ete basee sur l'identification botanique et la datation au radiocarbone de charbons de bois provenant de 19 sites qui couvrent les stades de succession depuis la betulaie a bouleau blanc (Betula payrifera Marsh.) jusqu'a la sapiniere a bouleau blanc. Les feux ont debute peu de temps apres la deglaciation, il y a un peu plus de 9600 ans BP etalonnes, soit au moment de l'arrivee des premieres especes arborescentes dans la region. Au cours des 5000 annees suivant la deglaciation, les feux ont ete allumes de maniere recurrente en faconnant un paysage forestier compose des principales especes forestieres communes a la foret boreale, dont le pin gris (Pinus banksiana Lamb.). L'activite des feux a diminue plus ou moins abruptement il y a 4500 ans, vraisemblablement en raison de l'instauration de conditions climatiques plus humides, moins propices a la propagation des feux. Au cours de cette periode, le paysage forestier a progressivement evolue vers une plus grande representation des forets de sapin baumier et de bouleau blanc et la disparition du pin gris. Certains peuplements de sapin baumier n'ont pas brule depuis 4500 ans. Au cours des 250 dernieres annees, deux grands feux, probablement d'origine anthropique, sont survenus vers 1815 et en 1878, lesquels ont provoque des changements d'importance dans la composition du paysage forestier. On en conclut que le paysage des forets d'altitude du sud du Quebec a profondement change au cours de l'Holocene en etroite association avec des conditions climatiques changeantes, allant d'un climat relativement sec a un climat plus humide moins propice a la propagation des feux., Introduction The North American boreal forest biome is divided into three vegetation zones from south to north: the closed-crown forest, the lichen woodland, and the forest-tundra (Rowe 1972). Black spruce [...]

The dynamics of high-altitude balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) forests is mainly driven by insect outbreaks and windthrows. However, very little work has been done on the role of fire on the development and maintenance of this ecosystem. In this study, we document the role of fire in the high-altitude balsam fir forests of the Reserve Faunique des Laurentides (RFL), southern Quebec. Sixteen sites were sampled among six different forest types described according to plant composition and fire evidence. At each site, the diameter structure was recorded and stand age was calculated based on tree-ring dating of individual trees and radiocarbon-dated surficial charcoal samples. Fire played a major role in the recent dynamics of high-altitude fir forests in the RFL. Over the last 250 years, nearly 50% of the study area burned during two fire conflagrations, i.e., around 1815 and in 1878. The fires triggered gradual changes in plant composition and forest structure, as shown by a succession of forest types ranging from white birch (Betula papyrifera Marsh.) to spruce-fir types. Absence of surficial charcoal older than 300 years suggests that high-altitude forests of the RFL area were not subjected to a constant fire regime. It is possible that recent fires were caused by human activity. Resume: La dynamique des sapinieres (Abies balsamea (L.) Mill.) d'altitude est regie principalement par les epidemies d'insectes et les chablis. Il existe cependant peu de travaux rendant compte du role des feux sur l'evolution de cet ecosysteme. C'est pourquoi nous avons entrepris une etude visant a documenter le role des feux dans les sapinieres, en insistant plus particulierement sur la dynamique forestiere des sapinieres d'altitude de la Reserve faunique des Laurentides (RFL) situee au Quebec meridional. Seize stations ont ete echantillonnees parmi six types forestiers decrits en fonction de la pre-sence de charbon de bois a la surface du sol et de la composition forestiere. Dans chacune des stations, nous avons decrit la structure de diametre et determine l'age des peuplements a l'aide de la datation d'arbres par les cernes annuels et d'echantil-lons de charbon de bois par le radiocabone. Les feux ont joue un role majeur dans la dynamique recente des sapinieres d'altitude de la RFL. Au cours des 250 dernieres annees, pres de la moitie de la region etudiee a brule lors de deux grands feux survenus vers 1815 et en 1878. Le passage des feux a provoque des changements graduels dans la composition de la vegetation et la structure des forets. Ces changements s'expriment par une succession de types forestiers depuis la betulaie a bouleau blanc (Betula papyrifera Marsh.) jusqu'a la sapiniere a epinettes. L'absence de charbon de bois a la surface du solage de plus de 300 ans porte a croire que les forets d'altitude de la RFL n'ont pas ete soumises a un regime de feux constant. Les feux survenus au cours de cette periode pourraient etre d'origine anthropique. En l'absence de feu, le developpement des forets de sapin baumier est determine essentiellement par les chablis et les epidemies d'insectes., Introduction The dynamics of balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.) forests differ from those forests dominated by boreal tree species adapted to fire or tolerating repeated fire disturbances. Humid climatic [...]