1,582 research outputs found
Growing a Tree in the Forest: Constructing Folksonomies by Integrating Structured Metadata
Many social Web sites allow users to annotate the content with descriptive
metadata, such as tags, and more recently to organize content hierarchically.
These types of structured metadata provide valuable evidence for learning how a
community organizes knowledge. For instance, we can aggregate many personal
hierarchies into a common taxonomy, also known as a folksonomy, that will aid
users in visualizing and browsing social content, and also to help them in
organizing their own content. However, learning from social metadata presents
several challenges, since it is sparse, shallow, ambiguous, noisy, and
inconsistent. We describe an approach to folksonomy learning based on
relational clustering, which exploits structured metadata contained in personal
hierarchies. Our approach clusters similar hierarchies using their structure
and tag statistics, then incrementally weaves them into a deeper, bushier tree.
We study folksonomy learning using social metadata extracted from the
photo-sharing site Flickr, and demonstrate that the proposed approach addresses
the challenges. Moreover, comparing to previous work, the approach produces
larger, more accurate folksonomies, and in addition, scales better.Comment: 10 pages, To appear in the Proceedings of ACM SIGKDD Conference on
Knowledge Discovery and Data Mining(KDD) 201
Regeneration in gap models: priority issues for studying forest responses to climate change
Recruitment algorithms in forest gap models are examined with particular regard to their suitability for simulating forest ecosystem responses to a changing climate. The traditional formulation of recruitment is found limiting in three areas. First, the aggregation of different regeneration stages (seed production, dispersal, storage, germination and seedling establishment) is likely to result in less accurate predictions of responses as compared to treating each stage separately. Second, the relatedassumptions that seeds of all species are uniformly available and that environmental conditions are homogeneous, are likely to cause overestimates of future species diversity and forest migration rates. Third, interactions between herbivores (ungulates and insect pests) and forest vegetation are a big unknown with potentially serious impacts in many regions. Possible strategies for developing better gap model representations for the climate-sensitive aspects of each of these key areas are discussed. A working example of a relatively new model that addresses some of these limitations is also presented for each case. We conclude that better models of regeneration processes are desirable for predicting effects of climate change, but that it is presently impossible to determine what improvements can be expected without carrying out rigorous tests for each new formulation
Report on the development/structure/validation of the GREFOS v2 model
This manuscript presents the forest dynamics simulation model GREFOS v2. The original version of the model is a descendant of ForClim (Bugmann and Cramer, 1998; Fyllas et al. 2007). GREFOS v2 builds upon developments of an earlier version of the model (Fyllas & Troumbis 2009) in addition to the detailed regeneration algorithm described in Fyllas et al. 2010. It is a model developed to simulate the dynamics of Mountainous Mediterranean Forest and it specifically parameterised for the dominant tree species found in Greece and the eastern part of the Mediterranean Basi
Adaptation of the GreenLab model for analyzing sink-source relationships in Chinese Pine saplings
International audienceSince the 1990s, a new generation of models has emerged to simulate tree growth with consideration of both tree structure and functional processes. However, calibration of these functional-structural models (FSMs) often remains an open problem due to the topological complexity of trees and to the heavy measurements required. In this paper, we explore a possible way for dealing with the fitting problem, based on the GreenLab model approach. Detailed organ-level data including topological and geometrical measurements were collected on eight Chinese Pine saplings (Pinus tabulaeformis carr.) grown near Beijing. Adaptation of GreenLab to introduce a flexible modeling for biomass allocation to ring growth is presented. The main assumptions, such as allometry rules and sink relationships, were investigated. The problem of calibration of a complex branching structure was solved by defining an average tree. The results were interpreted with particular focus on the ones concerning the hidden mechanisms of secondary growth
Caractérisation spatio-temporelle de la dynamique des trouées et de la réponse de la forêt boréale à l'aide de données lidar multi-temporelles
La forêt boréale est un écosystème hétérogène et dynamique façonné par les perturbations naturelles comme les feux, les épidémies d'insectes, le vent et la régénération. La dynamique des trouées joue un rôle important dans la dynamique forestière parce qu'elle influence le recrutement de nouveaux individus au sein de la canopée et la croissance de la végétation avoisinante par une augmentation des ressources. Bien que l'importance des trouées en forêt boréale fut reconnue, les connaissances nécessaires à la compréhension des relations entre le régime de trouées et la dynamique forestière, en particulier sur la croissance, sont souvent manquantes. Il est difficile d'observer et de mesurer extensivement la dynamique des trouées ou les changements de la canopée simultanément dans le temps et l'espace avec des données terrain ou des images bidimensionnelles (photos aériennes,...) et ce particulièrement dans des systèmes complexes comme les forêts ouvertes ou morcelées. De plus, la plupart des recherches furent menées en s'appuyant sur seulement quelques trouées représentatives bien que les interactions entre les trouées et la structure forestière furent rarement étudiées de manière conjointe. Le lidar est un système qui balaye la surface terrestre avec des faisceaux laser permettant d'obtenir une image dense de points en trois dimensions montrant les aspects structuraux de la végétation et de la topographie sous-jacente d'une grande superficie. Nous avons formulé l'hypothèse que lorsque les retours lidar de tirs quasi-verticaux sont denses et précis, ils permettent une interprétation de la géométrie des trouées et la comparaison de celles-ci dans le temps, ce qui nous informe à propos de leur influence sur la dynamique forestière. De plus, les mesures linéaires prises à différents moments dans le temps permettraient de donner une estimation fiable de la croissance. Ainsi, l'objectif de cette recherche doctorale était de développer des méthodes et d'accroître nos connaissances sur le régime de trouées et sa dynamique, et de déterminer comment la forêt boréale mixte répond à ces perturbations en termes de croissance et de mortalité à l'échelle locale. Un autre objectif était aussi de comprendre le rôle à court terme des ouvertures de la canopée dans un peuplement et la dynamique successionelle. Ces processus écologiques furent étudiés en reconstituant la hauteur de la surface de la canopée de la forêt boréale par l'utilisation de données lidar prises. en 1998, 2003 (et 2007), mais sans spécifications d'études similaires. L'aire d'étude de 6 km² dans la Forêt d'Enseignement et de Recherche du Lac Duparquet, Québec, Canada, était suffisamment grande pour capter la variabilité de la structure de la canopée et de la réponse de la forêt à travers une gamme de peuplements à différents stades de développement. Les recherches menées lors de cette étude ont révélé que les données lidar multi-temporelles peuvent être utilisées a priori dans toute étude de télédétection des changements, dont l'optimisation de la résolution des matrices et le choix de l'interpolation des algorithmes sont essentiels (pour les surfaces végétales et terrestres) afin d'obtenir des limites précises des trouées. Nous avons trouvé qu'une technique basée sur la croissance de régions appliquée à une surface lidar peut être utilisée pour délimiter les trouées avec une géométrie précise et pour éliminer les espaces entre les arbres représentant de fausses trouées. La comparaison de trouées avec leur délimitation Iidar le long de transects linéaires de 980 mètres montre une forte correspondance de 96,5%. Le lidar a été utilisé avec succès pour délimiter des trouées simples (un seul arbre) ou multiples (plus de 5 m²). En utilisant la combinaison de séries temporelles de trouées dérivées du lidar, nous avons développé des méthodes afin de délimiter les divers types d'évènements de dynamique des trouées: l'occurrence aléatoire de trouées, l'expansion de trouées et la fermeture de trouées, tant par la croissance latérale que la régénération. La technique proposée pour identifier les hauteurs variées arbre/gaulis sur une image lidar d'un Modèle de Hauteur de Couvert (MHC) a montré près de 75 % de correspondance avec les localisations photogrammétriques. Les taux de croissance libre suggérés basés sur les donnés lidar brutes après l'élimination des sources possibles d'erreur furent utilisés subséquemment pour des techniques statistiques afin de quantifier les réponses de croissance en hauteur qui ont été trouvées afin de faire varier la localisation spatiale en respect de la bordure de la trouée. À partir de la combinaison de donnés de plusieurs groupes d'espèces (de conifères et décidues) interprétée à partir d'images à haute résolution avec des données structurales lidar nous avons estimé les patrons de croissance en hauteur des différents groupes arbres/gaulis pour plusieurs contextes de voisinage. Les résultats on montré que la forêt boréale mixte autour du lac Duparquet est un système hautement dynamique, où la perturbation de la canopée joue un rôle important même pour une courte période de temps. La nouvelle estimation du taux de formation des trouées était de 0,6 %, ce qui correspond à une rotation de 182 ans pour cette forêt. Les résultats ont montré aussi que les arbres en périphérie des trouées étaient plus vulnérables à la mortalité que ceux à l'intérieur du couvert, résultant en un élargissement de la trouée. Nos résultats confirment que tant la croissance latérale que la croissance en hauteur de la régénération contribuent à la fermeture de la canopée à un taux annuel de 1,2 %. Des évidences ont aussi montré que les trouées de conifères et de feuillus ont des croissances latérales (moyenne de 22 cm/an) et verticales similaires sans tenir compte de leur localisation et leur hauteur initiale. La croissance en hauteur de tous les gaulis était fortement positive selon le type d'évènement et la superficie de la trouée. Les résultats suggèrent que la croissance des gaulis de conifères et de feuillus atteint son taux de croissance maximal à des distances respectives se situant entre 0,5 et 2 m et 1,5 et 4 m à partir de la bordure d'une trouée et pour des ouvertures de moins de 800 m² et 250 m² respectivement. Les effets des trouées sur la croissance en hauteur d'une forêt intacte se faisaient sentir à des distance allant jusqu'à à 30 m et 20 m des trouées, respectivement pour les feuillus et les conifères. Des analyses fines de l'ouverture de la canopée montrent que les peuplements à différents stades de développement sont hautement dynamiques et ne peuvent systématiquement suivre les mêmes patrons successionels. Globalement, la forêt est presqu'à l'équilibre compositionnel avec une faible augmentation de feuillus, principalement dû à la régénération de type infilling plutôt qu'une transition successionelle de conifères tolérants à l'ombre. Les trouées sont importantes pour le maintien des feuillus puisque le remplacement en sous-couvert est vital pour certains résineux. L'étude à démontré également que la dernière épidémie de tordeuse des bourgeons de l'épinette qui s'est terminée il y a 16 ans continue d'affecter de vieux peuplements résineux qui présentent toujours un haut taux de mortalité. Les résultats obtenus démontrent que lidar est un excellent outil pour acquérir des détails rapidement sur les dynamiques spatialement extensives et à court terme des trouées de structures complexes en forêt boréale. Les évidences de cette recherche peuvent servir tant à l'écologie, la sylviculture, l'aménagement forestier et aux spécialistes lidar. Ces idées ajoutent une nouvelle dimension à notre compréhension du rôle des petites perturbations et auront une implication directe pour les aménagistes forestiers en quête d'un aménagement forestier écologique et du maintien des forêts mixtes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Perturbation naturelle, Dynamique forestière, Dynamique des trouées, Croissances latérales, Régénération, Succession, Lidar à retours discrets, Grande superficie, Localisation des arbres individuels, Croissance en hauteur
SURVIVAL IN THE FOREST UNDERSTORY: RESILIENCE AND RESISTANCE TO DAMAGE IN NATIVE AND INVASIVE WOODY PLANTS
Non-native woody plants from Europe and East Asia have invaded intact, low-light forest understories in Eastern North America. Compared to co-occurring native species, invasive species exhibit greater productivity and resource use efficiency, but the extent to which plants are subject to tradeoffs between productivity and survival is unknown. Herbivory and freezing events are common sources of damage in the forest understory, and non-structural carbohydrates (NSCs) and defense compounds support resilience and resistance to damage. In this dissertation, I evaluated the hypothesis that invasive species maintain high productivity at the expense of storage and defense, reducing their survival under severe damage. In the first chapter, I identified differences in seasonal NSC concentrations in 39 species of native and invasive plants and evaluated whether a tradeoff exists between growth and storage. I found no evidence of a growth-storage tradeoff, but native species tended to maintain greater soluble sugar concentrations than invasive species in both stems and roots. However, invasive species had greater root starch during the growing season. In the second chapter, I investigated defense investment in 20 native and invasive species, coupling generalist herbivore feeding trials with leaf defense trait assays. I found that invasive species have higher leaf lignin and nitrogen concentrations than native species, but generalist caterpillars showed no nativity preference, suggesting that invasive species do not benefit from enemy release. In the third chapter, I compared growth and survival responses to varying levels of defoliation in two pairs of native and invasive tree species in the field. Over three growing seasons, I subjected saplings of each species to each of the following treatments: no defoliation control, half defoliation over three years, full defoliation over one year, and full defoliation over two years. Native and invasive species had similar responses to treatments: half defoliation reduced radial growth but did not affect survival, while full defoliation caused greater growth reductions and severe decreases in survival. NSCs in living saplings were not affected by defoliation, suggesting that plants prioritize storage over growth in response to damage. Taken together, these studies show differences in carbon storage and defense in native and invasive woody species, but contrary to my hypothesis, I did not find evidence for direct tradeoffs between growth and survival. Additionally, native and invasive species are equally targeted by generalist herbivores and exhibit similar responses to damage in the forest understory
Elevational gradients in oak defences and herbivory
Elevational gradients are powerful tools to study the co-evolution between
plants and insect herbivores. Classical theory holds that higher abundance and diversity of herbivores at low
elevations leads to stronger selection on plant defences. Inconsistency between studies have called into question
the generality of this paradigm. With this thesis I explore potential sources of controversy. First elevational gradients
could be contingent on plant life-history traits and developmental stage. Second, plants deploy multiple defensive
strategies that are usually not simultaneously considered. And third, abiotic factors could influence elevational
gradients in plant-herbivores interactions
Sapling size influences shade tolerance ranking among southern boreal tree species
1 Traditional rankings of shade tolerance of trees make little reference to individual size. However, greater respiratory loads with increasing sapling size imply that larger individuals will be less able to tolerate shade than smaller individuals of the same species and that there may be shifts among species in shade tolerance with size. 2 We tested this hypothesis using maximum likelihood estimation to develop individual-tree-based models of the probability of mortality as a function of recent growth rate for seven species: trembling aspen, paper birch, yellow birch, mountain maple, white spruce, balsam fir and eastern white cedar. 3 Shade tolerance of small individuals, as quantified by risk of mortality at low growth, was mostly consistent with traditional shade tolerance rankings such that cedar > balsam fir > white spruce > yellow birch > mountain maple = paper birch > aspen. 4 Differences in growth-dependent mortality were greatest between species in the smallest size classes. With increasing size, a reduced tolerance to shade was observed for all species except trembling aspen and thus species tended to converge in shade tolerance with size. At a given level of radial growth larger trees, apart from aspen, had a higher probability of mortality than smaller trees. 5 Successional processes associated with shade tolerance may thus be most important in the seedling stage and decrease with ontogeny
Simulation of Wind Dispersal of Tree Seeds, Tree Colonization, and Growth of Bottomland Hardwood Reforestation Sites of the Mississippi Alluvial Valley
Tree community composition in bottomland hardwood reforestation sites is considerably less diverse than natural bottomland hardwood forests. This study sought to understand the mechanisms behind failure to develop diverse tree communities. First, I developed a mechanistic model of seed dispersal by wind in spatially variable environments. Second, I developed a spatially explicit simulation model of forest dynamics that includes this wind-dispersal model to investigate whether diversity is limited by dispersal or interactions among species and individuals. Finally, I performed model experiments to determine if manipulations of stand structure might help improve conditions for colonization of various species, thus enhancing diversity of reforestation sites. The wind dispersal model was unbiased and accurate for predicting seed dispersal patterns of four species of wind-dispersed trees, demonstrating the utility of my algorithm for making predictions of seed arrival in a forest simulation model. The forest simulation model accurately predicted basal area growth and general patterns of species relative abundance in natural and reforested bottomland hardwoods, and predicted that reforestation sites will probably never attain diversity levels of natural forests under the current management scenario. Development of diversity was hindered by competition from the species planted and limited dispersal from forests. Hence, the only reasonably successful option to enhance diversity is probably to establish sites with mixed-species plantings at the outset. However, if stands are thinned at relatively young ages (15 yr for acorn-established stands, 25 yr for seedling-established stands), before canopy closure from planted individuals results in mortality of colonizing individuals, diversity may be enhanced if adequate numbers of colonizers are able to disperse to the site. Further research is necessary on mechanistic dispersal by animals, transition rates from seeds to seedlings, and the factors that affect such transitions in order to more accurately predict forest community development
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