Canopy gap patterns in Mediterranean forests: a spatio-temporal characterization using airborne LiDAR data
Identifiers
Permanent link (URI): http://hdl.handle.net/10017/60876DOI: 10.1007/s10980-023-01663-5
ISSN: 0921-2973
Date
2023-04-30Funders
Comunidad de Madrid
Universidad de Alcalá
Organismo Autónomo Parques Nacionales
Ministerio de Ciencia e Innovación
Bibliographic citation
Landscape Ecology, 2023, v. 38, n. , p. 3427-3442
Keywords
Mediterranean forest
LIDAR
Canopy gaps
Description / Notes
16 p.
Project
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Document type
info:eu-repo/semantics/article
Version
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
Rights
© The Author(s) 2023
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
Access rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
Abstract
Context In the last century European forests are experiencing tree damage and mortality rise and it is expected to continue due to increased disturbances under global change. Disturbances generally creates canopy gaps, which leads to secondary succession, compositional changes and landscape mosaic transformations. Forest gap characterization has traditionally been performed in light-limited tropical and boreal forests, but no studies have been found on water-limited Mediterranean forests. Characterising canopy gaps and their dynamics in Mediterranean forests will help to better understand their dynamics across landscapes under ongoing global change. Objectives We aimed to characterize canopy gaps and quantify their dynamics identifying hotspots of openings and closings in Mediterranean forests. Methods We used low density multitemporal airborne LiDAR data between 2010 and 2016, over a large region (Madrid, Spain, 1732.7 km2) with forests ranging from monospecific conifer and broadleaved to mixed forests, to delineate canopy gaps. The characterization was made through its Gap Size Frequency Distribution (GSFD) by forest type and year. We analysed canopy gap dynamics and identified statistically significant hotspots of gap openings and closings in each forest type. Results There were major differences between conifers and broadleaved forest in terms of gap characteristics and GSFD. In general, we found a great dynamism in Mediterranean forests with high rates of forest openings and closings, but a net closing trend. A high spatial heterogeneity was observed finding hotspots of gap openings and closings across the entire study area. Conclusions We characterised for the first-time large-scale structure and dynamics of canopy gaps in Mediterranean forests. Our results represents the characterisation of the GSFD of Mediterranean forests and could be considered a benchmark for future studies. The provision of up-to-date periodic maps of hotspots of gap opening, closing and net change help to understand landscape mosaic changes as well as to prioritise forest management and restoration strategies. Contexto
Durante el último siglo, los bosques europeos están experimentando un incremento de la mortalidad y del decaimiento forestal que se espera que siga en aumento debido al cambio global. Estas perturbaciones generalmente crean huecos en el dosel, lo que conduce a sucesiones secundarias, cambios en la composición y transformaciones en el mosaico del paisaje. La caracterización de estos huecos se ha realizado tradicionalmente en los bosques tropicales y boreales, limitados por la luz, pero no se han encontrado estudios en los bosques mediterráneos, limitados por el agua. La caracterización de la dinámica de estos huecos en los bosques mediterráneos ayuda a comprender mejor su dinámica, desde una perspectiva de paisaje, en el contexto actual del cambio global.
Objetivos
Caracterizar la estructura y dinámica de los huecos en el dosel identificando puntos calientes de apertura y cierre en los bosques mediterráneos.
Métodos
A partir de datos LiDAR de baja densidad del 2010 y 2016 hemos identificado los huecos en el dosel en una extensa área de estudio (Madrid, España, 1732.72 km2) que presenta bosques mediterráneos de coníferas, frondosas y mixtos. La caracterización de estos huecos la hemos realizado a partir de la distribución de frecuencias de tamaños por tipo de bosque y año. Por último, hemos analizado la dinámica de los huecos identificando zonas estadísticamente significativas de apertura y cierre por tipo de bosque.
Resultados
Existen diferencias significativas entre los bosques de coníferas y frondosas tanto en las características de los huecos como en la distribución y frecuencia de los tamaños. Los bosques estudiados presentan un gran dinamismo con relación a los cambios en el dosel con altas tasas de apertura y cierre, observando una ganancia forestal neta. Además, existe una alta heterogeneidad espacial en la dinámica de huecos encontrando puntos calientes de apertura y cierre de bosque en el área de estudio.
Conclusiones
Este estudio representa la primera caracterización a gran escala de la estructura y dinámica de huecos en el dosel de bosque Mediterráneo. Nuestros resultados representan la caracterización de la Distribución de Frecuencia de Tamaño de huecos en bosque Mediterráneos lo cual puede usarse como punto de referencia en futuros estudios. La generación de mapas periódicos actualizados de los puntos calientes de apertura, cierre y cambio neto forestal contribuyen a entender los cambios en el mosaico del paisaje, así como a priorizar actuaciones de gestión y restauración forestal.
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