Scale-dependent environmental controls over species composition in Alaskan black spruce communities

The boreal forest is the second largest terrestrial biome, and the black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) forest type occupies a large extent of boreal North America. Black spruce communities occur in a variety of environ- mental conditions and are especially important in the context of climate change because of underlain permafrost in much of the northern black spruce forests, as well as their adaptation to fire disturbance. We used a classification and ordination approach to describe and name Alaskan black spruce communities and relate them to key environmental variables. We analyzed the relationship of species richness with topographic position and with soil pH using both univariate and multivariate analyses of variance. We also explored the variability in structural, physical, and soil char- acteristics. We described three black spruce community types and five subtypes based purely on floristic composition. Paludification and topography were the most important gradients explaining species composition for the Fairbanks re- gion (61% variance explained). However, at the scale of interior Alaska, pH, drainage, and productivity were the stron- gest environmental gradients (81% variance explained). We conclude that species composition of mature black spruce forests in interior Alaska results from the complex interaction of landscape and fire history, soil pH, paludification, per- mafrost, and topographic position. Resume : La foret boreale est le deuxieme plus grand biome terrestre, et la pessiere a epinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) occupe une grande partie de la foret boreale en Amerique du Nord. Les pessieres a epinette noire se de- veloppent dans une multitude de conditions environnementales et sont particulierement importantes dans le contexte des changements climatiques a cause du pergelisol qui est sous-jacent dans la plupart des forets nordiques d'epinette noire mais aussi a cause de leur adaptation aux perturbations causees par le feu. Les auteurs ont utilise une approche de classification et d'ordination pour decrire et nommer les pessieres a epinette noire de l'Alaska et les relier a des varia- bles environnementales clefs. Ils ont analyse la relation entre la richesse en especes et la position topographique ainsi que le pH du sol a l'aide de l'analyse de variance multivariee et de l'analyse de variance. Ils ont aussi examine la va- riabilite des caracteristiques physiques et structurales du sol. Ils ont decrit trois types de pessieres a epinette noire et cinq sous-types uniquement sur la base de la composition floristique. La tourbification et la topographie sont les deux plus importants gradients qui expliquent la composition en especes pour la region de Fairbanks (61 % de la variance expliquee). Cependant, a l'echelle de l'interieur de l'Alaska, le pH, le drainage et la productivite sont les gradients en- vironnementaux les plus significatifs (81 % de la variance expliquee). Ils arrivent a la conclusion que la composition en especes des forets mature d'epinette noire de l'interieur de l'Alaska est le resultat de l'interaction complexe entre le paysage, l'historique des feux, le pH du sol, la tourbification, le pergelisol et la position topographique.