Old growth in the Great Lakes forest.

The Great Lakes forest region is a bioclimatic zone between the northern boreal forest and the eastern deciduous forest of North America. Relatively warm, dry conditions prevailed during the first half of the Holocene, at which time pines (Pinus spp.) and oaks (Quercus spp.) were more prominent than during the second half. The contemporary Great Lakes forest is dominated by sugar maple (Acer saccharum Marsh.) on optimum sites but almost 50 other tree species occur over the spectrum of sites and disturbance regimes encountered throughout the region. Although gap-phase regeneration typifies the undisturbed forest, wildfire and destructive windfall, due to downbursts, are not uncommon. The incidence of forest fire is lower than that in the boreal zone, and the incidence of windfall is lower than that of the deciduous forest to the south and east. Age-structure reconstruction points to the fire-related origin of many Pinus- and Quercus-dominated forests. Paleoecological and neoecological evidence indicates subsequent succession to dominance by either eastern hemlock (Tsuga canadensis (L.) Carr.) or to sugar maple. However, it seems that these shade-tolerant forests remain stable over millennia, even though they may occupy similar sites. Species composition changes only after catastrophic disruption and death of the original cohort. The old-growth stage has been identified by features linked to forest stand age, including a heterogeneous physiognomy, high biomass, high woody necromass, and high species diversity. Assessment of each feature along chronosequences of forests dominated by eastern white (Pinus strobus) and red pine (Pinus resinosa Ait.) yielded a more complicated picture. Productive sites led to forests of much taller stature and earlier canopy breakup than on poor sites. Standing woody biomass aggraded to 120–150 years and subsquently declined on all but the most productive sites, where it continued to increase with stand age. Snag volume tended to peak in the 90- to 125-year age range with subsequent decline. On the forest floor, coarse woody debris accumulated in a pattern similar to that of aboveground woody biomass. Plant species diversity was linked to the heterogeneity of substrata, much of which was attributed to woody necromass. These features persisted as legacies from stand growth before forest fire. Consequently, plant species diversity showed no correlation with postdisturbance stand age. The need to adopt a more dynamic view of the distribution and abundance of the Great Lakes forest flora is exemplified by the conservative understorey perennial, ground ginger (Asarum canadense L.) and cryptogamic epiphytes that indicate the continuity of old-growth forests with time. Key words: diversity, downbursts, fire, Holocene, necromass, old-growth criteria, pine chronosequence, site relations, succession.La région forestière des Grands Lacs est une zone bioclimatique située entre la forêt boréale et la forêt décidue de l'Est de l'Amérique du Nord. La première moitié de la période holocène y a été caractérisée par un climat relativement chaud et sec et par une plus grande dominance des pins et des chênes que durant la seconde moitié de l'Holocène. La forêt actuelle des Grands Lacs est dominée par l'érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) dans les stations optimales, mais presque 50 autres essences sont présentes dans l'ensemble des stations et des régimes de perturbation de la région. Bien que la régénération par trouées caractérise la forêt non perturbée, les feux de forêt et les chablis (causés par des rafales descendantes) ne sont pas rares. La fréquence des feux de forêt est moins élevée que dans la zone boréale, tandis que la fréquence des chablis est moins élevée que dans les forêts décidues situées au sud et à l'est. La reconstitution de la structure d'âge semble indiquer que de nombreuses forêts dominées par les Pinus et les Quercus se sont établies à la suite d'un feu de forêt. Selon des données sur l'écologie actuelle et passée, la succession dans ces forêts mène ensuite à la dominance de la pruche (Tsuga canadensis (L.) Carr.) ou de l'érable à sucre. Il semble que ces forêts d'essences tolérantes à l'ombre restent stables durant des millénaires, même si elles peuvent occuper des stations semblables. La composition en essences ne change qu'à la suite d'une perturbation catastrophique qui tue la cohorte d'origine. Le stade de forêt ancienne a été identifié par des caractéristiques liées à l'âge du peuplement, notamment une physionomie hétérogène de la végétation, ainsi qu'une biomasse, une nécromasse ligneuse et une diversité spécifique élevées. L'évaluation de chaque caractéristique sur des chronoséquences de forêts dominées par les pins blanc (Pinus strobus) et rouge (Pinus resinosa Ait.), a montré une situation plus complexe. Dans les stations productives, les forêts présentent des arbres beaucoup plus grands et une ouverture du couvert plus hâtive que dans les stations peu productives. La biomasse ligneuse sur pied s'accumule pendant 120 à 150 ans, puis diminue dans toutes les stations sauf les plus productives, où elle continue d'augmenter avec l'âge du peuplement. Le volume total des chicots atteint généralement son maximum entre 90 et 125 ans, avant de diminuer. L'accumulation de débris ligneux grossiers sur le sol forestier suit la même évolution que la biomasse ligneuse aérienne. La diversité des espèces végétales est liée à l'hétérogénéité du substrat qui est en grande partie attribuable à la nécromasse ligneuse. Ces caractéristiques sont héritées de la croissance du peuplement avant un feu de forêt. Par conséquent, la diversité végétale ne présente aucune corrélation avec l'âge du peuplement établi à la suite d'un feu. Le gingembre sauvage (Asarum canadense L.), une vivace de sous-étage conservatrice, et des épiphytes cryptogames, qui indiquent la continuité des forêts anciennes dans le temps, illustrent le besoin d'adopter un point de vue qui tient davantage compte de l'aspect dynamique de la distribution et de l'abondance des espèces végétales de la forêt des Grands Lacs. Mots clés : diversité, rafales descendantes, feu, Holocène, nécromasse, critère de forêt ancienne, chronoséquence de pins, facteurs stationnels et succession. [Traduit par la rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]