Insects can limit seed productivity at the treeline

Numerous factors contribute to the variability in treeline change; however, the potential role of insect predation in limiting seed productivity is not well documented. Conditions for seed germination, establishment, and survival are not limiting at the Mealy Mountains treeline (Labrador, Canada), but seedlings are rarely encountered, suggesting a seed-related bottleneck to recruitment. Mature cones were collected in 2008 from four tree species (black spruce (Picea mariana (Mill.) Britton, Sterns & Poggenb.), balsam fir (Abies balsamea (L.) Mill.), eastern larch (Larix laricina (Du Roi) K. Koch), and white spruce (Picea glauca (Moench) Voss)) across three treeline zones (forest, transition, and krummholz) to assess potential seed limitation. During that year, an unexpectedly high diversity of insect larvae caused extensive reproductive loss and damaged the cones of ~85% of trees sampled, confirming that treeline change models should include seed predation. Seed germination was low and variable in all treeline zones, although significantly higher in black spruce and eastern larch. Most reproductive quality measures decreased significantly with elevation, although no differences among zones or tree species in the percentages of seeds damaged by insects were found (mean ± standard deviation: 31% [+ or -] 23%). Based on tree density and seed production, black spruce is predicted to lead the treeline expansion in the Mealy Mountains. Although climate warming may create conditions conducive for increased seed production, predispersal seed predation may limit future treeline expansion. Key words: climate change, forest-tundra ecotone, insect herbivory, multispecies, predispersal seed predation, reproductive bottleneck. Plusieurs facteurs contribuent a la variabilite de la modification de la limite des arbres mais le role potentiel des epidemies d'insecte dans la reduction de la productivite des graines a ete peu etudie. A la limite des arbres dans les montagnes Mealy (Labrador, Canada), les conditions sont adequates pour la germination, l'etablissement et la survie mais on trouve rarement des semis. Cela indique qu'il y a un probleme de recrutement relie aux graines. Des cones matures ont ete collectes en 2008 chez quatre especes (epicea noir (Picea mariana (Mill.) Britton, Sterns & Poggenb.), sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.), meleze laricin (Larix laricina (Du Roi) K. Koch) et epicea blanc (Picea glauca (Moench) Voss)) dans trois zones de la limite des arbres (foret, transition et krummholz) pour evaluer les problemes potentiels relies aux graines. Durant cette annee, une diversite etonnamment elevee de larves d'insecte ont cause des pertes importantes en endommageant les cones d'environ 85 % des arbres echantillonnes. Cela a confirme que les modeles qui simulent les variations de la limite des arbres devraient inclure la predation par les insectes. La germination des graines etait faible et variable dans toutes les zones a la limite des arbres quoique significativement meilleure chez l'epicea noir et le meleze. La plupart des mesures de qualite de la reproduction diminuaient significativement avec l'altitude bien qu'aucune difference dans le pourcentage de graines endommagees par les insectes entre les zones ou les especes d'arbre n'ait ete observee (moyenne : 31% ± 23%ET). Sur la base de la densite des arbres et de la production de cones ou de graines, on prevoit que l'epicea noir dominera l'expansion de la limite des arbres dans les montagnes Mealy. Bien que le rechauffement du climat puisse creer des conditions favorables a l'augmentation de la production de graines, la predation des graines avant qu'elles n'aient ete dispersees pourrait limiter l'expansion future de la limite des arbres. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : changements climatiques, ecotone entre la foret et la toundra, insectes herbivores, multiespeces, predation des graines avant leur dispersion, problemes de reproduction.
Introduction At the global scale, upslope and northward advance of the thermally constrained forest-tundra ecotone (treeline; sensu Scott (1995)) is expected given projected warming scenarios associated with climate change (Grace [...]