Comparison of Abiotic and Structurally Defined Patch Patterns in a Hypothetical Forest Landscape

An understanding of landscape patterns is now considered essential information in developing programs for biological conservation. We examined the adequacy of conventional approaches to landscape-pattern characterization by evaluating the spatial patterns in environmental conditions and their ecological implications at the landscape level. Six factors were varied in a hypothetical, managed, old-growth Douglasfir (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franko) landscape of 3000 ha in the Pacific Northwest: two variables were associated with biotic processes and four with abiotic processes. The two biotic variables represented the distribution of habitat for edge and interior forest species. The abiotic variables included air temperature at dawn and noon, wind speed, and direct solar radiation. The area of edge influence between forest patches and the clearcut matrix was simulated as a unique landscape element in the spatial analysis. The structurally defined landscape pattern (based on vegetation or soil type) differed clearly from the patterns associated with the six variables, which also differed among themselves. Spatial patterns changed at various temporal scales, substantiating the notion that landscape patterns of abiotic variables are very dynamic. Area of edge influence played an important role in configuring spatial patterns of a landscape, occupied much area in the landscape, and significantly influenced ecosystem structure and function. Simulation results showed that landscape patterns based solely on traditional structural parameters are limited in their usefulness because the ecological landscape is the integration of all variables and the associated movement of energy, materials, and species. This information about landscape patterns delineated by various biotic and abiotic variables is critical in reserve design and monitoring and in managing habitats for target species across landscapes. Efforts to describe the ecological function of an area will have to consider not only structurally-defined patches but also patterns in abiotic variables that are typically not congruent with structural patches and showing daily and seasonal changes. El entendimiento de los patrones en el paisaje es considerado como informacion esencial en el desarrollo de programas de conservacion biologica. Examinamos la validez de enfoques convencionales para la caracterizacion de patrones en el paisaje mediante la evaluacion de patrones espaciales de las condiciones ambientales y sus implicaciones ecologicas en el paisaje. Se usaron seis variables en un paisaje hipotetico de abeto de Douglas (Pseudotsuga menziesii [Mirb.] Franko) de 3,000 ha maduro y sujeto a manejo ubicado en el Pacifico Noroccidental: dos variables bioticas y cuatro abioticas. Las dos variables bioticas representaron la distribucion del habitat para especies de borde e interiores. Las variables abioticas incluyeron la temperatura ambiental al amanecer y al mediodia, la velocidad del viento y la radiacion solar directa. El area de influencia del borde, entre los porches de bosque y la matriz de tumba fue simulada como un elemento unico del paisaje en el analisis espacial. El patron en el paisaje (basado en el tipo de vegetacion o suelo) definido estructuralmente fue claramente diferente a los patrones asociados a las seis variables, que tambien presentaron diferencias entre ellas. Los patrones espaciales cambiaron en varias escalas temporales, reforzando la idea de que los patrones de las variables abioticas en el paisaje son muy dinamicas. El area de influencia del borde jugo un papel importante en la configuracion de los patrones en el paisaje, abarcando una extensa area del paisaje, influyendo significativamente en la estructura y funcion del ecosistema. Los resultados de la simulacion indicaron que patrones en el paisaje basados unicamente en parametros estructurales tradicionales tienen limitada utilidad porque el paisaje ecologico es la integracion de todas las variables y el movimiento asociado de energia, materiales y especies. La informacion sobre patrones en el paisaje delineados por diversas variables bioticas y abioticas es critica en el diseno y monitoreo de reservas asi como en el manejo de habitats para especies clave. Los esfuerzos para describir el funcionamiento ecologico de un area tendran que considerar no solo los parches estructuralmente definidos, sino tambien los patrones de las variables abioticas que tipicamente no son congruentes con parches estructurales y que muestran cambios diarios y estacionales.