Changes in height growth patterns in the upper tree-line forests of Tierra del Fuego in relation to climate change

Abstract

Nothofagus pumilio occupy the mountain slopes reaching to the upper altitudinal limit of the forests. This extremely stressful environment represents the optimum conditions to study changes in growth patterns due to climate variations. Our goal was to analyze recent changes in stem height growth in forests located in the upper altitudinal tree-line along Tierra del Fuego (Argentina), and establish possible linkages to changes observed in surface temperature during the last decades. Nine locations were sampled, and four plots were measured in each location. Forest structure was characterized, and stem analyses were performed to assess height growth patterns. ANOVAs and classification analyses were conducted using location and time as main variables. Tree-growth height increased with time, e.g. 1.0 cm.year-1 during 1870-1959, 2.7 cm year-1 during 1960-1979, and 5.0 cm year-1 during 1980-2010. These differences were significant between periods and locations, and can be related to its geographical situation. Increment in stem height growth seems to be related with the worldwide surface air temperature. A decline in stem height growth registered during the last two decades can also be related with the regional decrease in the mean air temperature. The analysis of stem height growth is a useful tool to evaluate the incidence of climate change over trees growing under extreme environmental conditions.

Los bosques de Nothofagus pumilio ocupan las laderas de montaña hasta alcanzar el limite altitudinal del bosque. Estos ambientes extremos, donde los bosques están bajo condiciones de estrés ambiental, son óptimos para estudiar patrones de cambio debidos a variaciones climáticas. El objetivo fue analizar cambios recientes en el crecimiento en altura en bosques localizados en el tree-line altitudinal en Tierra del Fuego (Argentina) y establecer posibles vinculaciones con cambios en la temperatura observados durante las últimas décadas. Se muestrearon nueve sitios, y se midieron cuatro parcelas en cada sitio. Se determinó la estructura forestal y se realizaron análisis fustales para evaluar los patrones de crecimiento en altura. Se realizaron ANOVA y análisis de clasificación usando como factores principales al sitio y al tiempo. El crecimiento en altura aumentó a lo largo del tiempo, e.g. 1,0 cm año-1 durante 1870-1959, 2,7 cm año-1 durante 1960-1979 y 5,0 cm año-1 durante 1980-2010. Esas diferencias fueron significativas entre períodos de tiempo y sitios, pudiendo estar relacionadas con la localización geográfica. El incremento en el crecimiento en altura observado está relacionado con los cambios en la temperatura de superficie experimentada en todo el mundo. Una declinación en el crecimiento en altura durante las últimas dos décadas, también puede estar relacionada con una disminución regional de la temperatura de aire. El análisis del crecimiento en altura es una herramienta de utilidad para evaluar la incidencia que tiene el cambio climático sobre el crecimiento de los árboles que crecen en ambientes extremos.