Habitat fragmentation is ubiquitous in temperate forests, and affects ecosystem functions and services through decreased area, increased isolation, and greater exposure to forest edges. While fragmentation has been extensively studied, the effect of fragmentation on the relationship between biodiversity and ecosystem services is not well documented or understood. Alterations to forest fragment size and connectivity are increasingly linked to changes in ecosystem function via changes to dispersal patterns and other spatial processes. However, whether or not these functional implications of fragmentation extend to carbon storage, and thus the ability of a forested landscape to regulate climate, is uncertain, especially in temperate systems. In this thesis, I investigated the effects of forest fragment size, isolation, and management intensity on the relationship between aboveground carbon (AGC) stocks and tree biodiversity in 24 small forest fragments in the Montérégie, QC. I also examined whether forest edge effects influenced AGC stocks and tree species composition. I found that forest fragments in the Montérégie differed with respect to AGC stocks, and that these differences were mediated by functional diversity, forest management, and connectivity. Unmanaged fragments stored less carbon on average than managed, but demonstrated a significant positive relationship between functional diversity and AGC stocks, with the slope of the relationship significantly greater in connected fragments than isolated. Small (10ha) fragments performed on par with their larger (100ha) counterparts. Managed stands exhibited a negative relationship between functional diversity and AGC stocks, demonstrating that anthropogenic influence can alter the link between biodiversity and AGC stocks in forested systems. Contrary to observations in tropical forests, proximity to the forest edge did not alter AGC stocks; rather, AGC stocks remained constant across a 100m edge to interior gradient in forest fragments of all types, despite changes in tree community composition and relative abundance consistent with expectations of forest edge effects. My results suggest that taking into account aspects of forest heterogeneity, such as structural connectivity, and gradients in diversity and management intensity may increase accuracy in estimating landscape level carbon stocks. Additionally, these results have implications for conservation. Like many other peri-urban, agricultural areas in North America, the Montérégie contains a high number of small forest fragments, likely to increase as fragmentation becomes more prevalent with development. The ecological importance of small fragments is often questioned. Here, I show that small forest fragments are likely to demonstrate "win-win" conservation scenarios with respect to AGC stocks and tree biodiversity, and that AGC stocks are constant across even very small and irregularly shaped fragments. If we consider the number of small forest fragments throughout this region, combined with their contributions to regional biodiversity and service provision, it is clear that the continued loss of small forest fragments in the Montérégie would be to the detriment of conservation efforts. / La fragmentation des habitats est omniprésente dans les forêts tempérées, et cette fragmentation affecte les fonctions et services écologiques à travers la diminution de la superficie, l'augmentation de l'isolement des parcelles et l'augmentation de l'exposition des bordures des forêts. Bien que la fragmentation ait été beaucoup étudiée, l'effet de la fragmentation sur la relation entre la biodiversité et les services écologiques n'est pas bien documentée ni bien comprise. Des changements dans la taille des fragments de forêt et la connectivité sont de plus en plus liés à des changements dans le fonctionnement des écosystèmes par la modification des modèles de dispersion et d'autres processus spatiaux. Toutefois, nous ne savons pas si ces implications de nature fonctionnelles de fragmentation affectent la séquestration du carbone, et donc si la fragmentation affecte la capacité d'un paysage boisé à réguler le climat, surtout dans les systèmes tempérés. Dans ce mémoire, j'ai étudié les effets de la taille des fragment de forêt, de l'isolement de ces fragments et de l'intensité de la gestion des fragment sur la relation entre les stocks de carbone hors-sol (CHS) et la biodiversité des arbres dans 24 petits fragments forestiers de la Montérégie, QC. J'ai aussi examiné si les effets de bordure de la forêt ont influencés les stocks de CHS et la composition des espèces d'arbres. J'ai trouvé que les fragments forestiers de la Montérégie différaient en ce qui concerne les stocks de CHS, et que ces différences étaient influencés par la diversité fonctionnelle, la gestion forestière, et la connectivité. Les fragments forestiers non gérés stockaient moins de CHS en moyenne que les fragments gérés, mais dans les fragments non gérés il y avait une relation positive significative entre la diversité fonctionnelle et les stocks CHS, avec la pente de la relation significativement plus élevée dans les fragments liés qu'isolés. Les résultats des petits fragments (10ha) étaient similaires à ceux des plus grandes parcelles (100ha). Il y avait une relation négative entre la diversité fonctionnelle et les stocks CHS dans les parcelles gérées, ce qui démontre que l'influence humaine peut modifier la relation entre la biodiversité et les stocks CHS dans les systèmes forestiers. Contrairement aux observations dans les forêts tropicales, la proximité des bordures de forêt n'a pas modifié les stocks CHS; en fait, les stocks CHS sont restés constants tout au long d'un gradient de 100m de la bordure à l'intérieur de la forêt dans tous les types de fragments forestiers , et ce malgré les changements de composition des communautés d'arbres et d'abondance relative attendus face à l'effet de bordure de forêt. Mes résultats suggèrent que l'inclusion d'aspects de l'hétérogénéité de la forêt, tels que la connectivité structurelle et les gradients de diversité et d'intensité de la gestion, peut augmenter la précision de l'estimation des stocks de carbone à l'échelle du paysage. De plus, ces résultats ont des implications pour la conservation. Comme beaucoup d'autres régions agricoles périurbaines d'Amérique du Nord, la Montérégie contient un grand nombre de petits fragments de forêt et il est fort probable que cette fragmentation augmente avec le développement urbain. L'importance écologique de petits fragments forestier est souvent remise en question. Ici, je démontre que les petits fragments forestiers sont susceptibles de contribuer à des scénarios de conservation "gagnant-gagnant" en ce qui concerne les stocks de CHS et la biodiversité des arbres, et que les stocks de CHS sont constants même à travers des fragments très petits et de forme irrégulière. Si l'on considère le grand nombre de petits fragments de forêt dans cette région, en tenant compte de leur contribution à la biodiversité régionale et la prestation de services écosystémiques, il est clair que la perte de petits fragments de forêt en Montérégie serait au détriment des efforts de conservation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.121498 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Ziter, Carly |
| Contributors | Andrew Gonzalez (Internal/Supervisor), Elena Bennett (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Biology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses |
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