Long-Term Wood Micro-Density Variation in Alpine Forests at Central México and Their Spatial Links with Remotely Sensed Information

Abstract

Ongoing climate variability strongly affects high-elevation forests, influencing the wood formation process (e.g., xylogenesis). Furthermore, spatio-temporal studies to establish links of wood properties and tree performance are needed. Using linear mixed-effects models, empirical cumulative distribution functions, and spatial analysis, we explore time trends and space connections of wood density of Pinus hartwegii Lindl. to remotely sensed variables (Moderate Resolution Imaging Spectro-radiometer MODIS-derived) in two high-elevation forests in México, Tláloc (TLA) and Jocotitlán (JOC) Mountains. Results indicated that elevation and cambial age effects are important factors explaining wood density variation. Minimum earlywood—MID, average—AVE, and maximum latewood density—MXD were statistically similar between mountains (p > 0.05), but TLA showed a significant increase in MID over time with higher values after 1950. Wood density values and spatial correlations were site-dependent with TLA exhibiting the highest correlations between MXD and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) of the spring season (r = 0.59, p < 0.05). Overall, correlations to remotely sensed information were positive with MXD, negative for MID and divergent for AVE. Historical temperature defines MID along the elevation gradient, while MXD was related to soil moisture only at low-elevation sites where soils are deeper. We found that two high-elevation forests, 115 km away from each other, with similar climate, soil, and vegetation, behaved differently regarding their xylogenesis, indicating the potential of using the link between wood micro-density and remotely sensed information to understand forest response to climate change effects.

Cambio Climático Y Dinámica De Los Ecosistemas Forestales

“…C i C a realizar estudios para saber el grado en que un periodo prolongado de formación de madera estimulará la captura de carbono, ya que en condiciones de mayor temperatura los árboles podrían tener un proceso de respiración más acentuado y dejar de acumular carbono en los componentes subterráneos. La variación de la densidad de la madera implica cambios y ganancia de carbono en la vegetación; por lo tanto, si el cambio climático induce cambios en esta propiedad también ocurrirán cambios en el ciclo del carbono en los ecosistemas forestales (Correa-Díaz et al, 2020b).…”

Componentes de los anillos de crecimiento de Pinus hartwegii Lindl. en los extremos de su distribución altitudinal en el centro-oriente de México

“…Wood formation is closely related to functional processes associated with water and nutrient transport, carbon storage and mechanical support, among others (Correa-Díaz, Gómez-Guerrero, Vargas-Hernández, Rozenberg, & Horwath, 2020). The characteristics of radial growth rings reflect the physiological conditions of the tree during wood formation, in terms of xylem cell size and cell wall thickness.…”

“…La formación de madera está estrechamente relacionada con procesos funcionales asociados al transporte de agua y nutrientes, almacenamiento de carbono y soporte mecánico, entre otros (Correa-Díaz, Gómez-Guerrero, Vargas-Hernández, Rozenberg, & Horwath, 2020). Las características de los anillos de crecimiento radial reflejan las condiciones fisiológicas del árbol durante la formación de madera, en términos del tamaño de las células del xilema y grosor de la pared celular.…”

Geotecnologia e mudanças climáticas em vegetação de altitude

“…Nas últimas décadas tem se discutido ativamente sobre as mudanças climáticas atuais, por ser um processo complexo, que tem como resultado a alteração da química da atmosfera e do equilíbrio global de energia, resultando em temperaturas elevadas, padrões de precipitação alterados e eventos climáticos extremos (Correa-Díaz et al, 2020;Blunden & Arndt, 2018).…”

“…A frequência e gravidade dos distúrbios aumentarão sob a influência das mudanças climáticas nos ecossistemas florestais, devido ao crescimento e distribuição de plantas dependentes das condições climáticas e de seu habitat, pois a distribuição da vegetação demonstrou ser muito sensível ao clima (Ma et al, 2019;Wang et al, 2014) Dado que a vegetação de alta elevação, como por exemplo os Campos de Altitude, são um tipo de ecossistema sensível ao clima, fazendo deste tipo de vegetação um bioindicador adequado para monitorar os efeitos das mudanças climáticas, uma vez que experimentam mudanças mais rápidas de temperatura do que os locais de baixa elevação (Correa-Díaz et al, 2020;Pepin et al, 2015). Espera-se que a vegetação que cresce na linha das árvores (vegetação mais densa), modulem o processo de formação de madeira de acordo com as imposições climáticas, garantindo o transporte de água e suporte físico enquanto equilibra as trocas para transpiração e fotossíntese (Correa-Díaz et al, 2020), sendo que variações nos padrões de distribuição de água e temperatura é um fator chave na distribuição espacial das árvores (Tao et al, 2018).…”