Three decades of remote sensing analysis of forest decline related to climate change

Climate change is predicted to lead to increasingly intense and hotter droughts, causing physiological weakness followed by forest decline in many regions of the world. Long- and short-range remote sensing (satellites and unmanned aerial vehicles, commonly called drones) can sense drought-induced changes in vegetation. Although several studies have addressed forest decline events, none have analyzed the forest decline attributable to climate change using remote sensing in a concise manner. A bibliometric analysis was carried out to characterize the scientific production reported in the Web of Science repository. The search descriptors were a combination of keywords related to forest decline and remote sensing. The results showed 278 articles published between 1989 and 2021 in 92 journals, with an average annual increase of 31%. A total of 29 nodes and 220 scientific collaboration links were located, mainly led by researchers from USA, Germany and China. Keyword analysis using World-TreeMap reflected the association of different key forest decline phenomena such as drought stress and climate change. Although the use of satellite information to study and understand forest decline has been reported for just over three decades, the most notable feature of the present research was the limited role of drones with only 5 studies. This reveals an area of opportunity to take advantage of the main strengths of drones, i.e., spatial and temporal resolution, low cost compared to manned flights, and centimeter accuracy. Therefore, it is strongly recommended to increase studies to improve the use of multispectral sensors, thermal and LiDAR technology for long-term monitoring of forest decline related to climate change

Insectos descortezadores (Coleoptera: Curculionidae) y cambio climático: problemática actual y perspectivas en los bosques templados

Temperate forests are experiencing important modifications due to climate change, in polar latitudes they are increasing their distributional range while in tropical latitudes they are decreasing, due to higher temperature and droughts. Bark beetles are considered one of the biotic agents that regulate temperate forests because they kill some trees. These insects have increased in abundance, favored by climate change, and the consequences for temperate forests are evident. In recent times, the northern hemisphere has suffered a massive coniferous mortality due to the negative synergy between climate change and bark beetle abundance. Mexico has also experienced bark beetle infestations never seen before; this is why it is important to understand the interactions between climate change, forest health and bark beetle abundance to visualize the most important bark beetle susceptible areas in Mexico. Also with this information we could propose management strategies to diminish bark beetle impacts. En los bosques templados están sucediendo modificaciones importantes debido al cambio climático; en  latitudes polares va en aumento su área de distribución, mientras que en las tropicales se reduce por incremento en la temperatura y las sequías. Uno de los agentes bióticos reguladores de los bosques templados son los insectos descortezadores que ocasionan la mortalidad de ciertos árboles. Estos insectos han aumentado en número, favorecidos por el cambio climático y las consecuencias sobre los bosques no se han dejado esperar. En épocas recientes en el hemisferio norte la mortalidad masiva de coníferas debida a la sinergia negativa entre cambio climático e insectos descortezadores ha sido evidente. En México, también se han experimentado infestaciones por descortezadores nunca antes vistas; por lo que se está tratando de entender las interacciones involucradas entre el cambio climático, la salud forestal y los insectos descortezadores, para detectar las áreas con mayor susceptibilidad al ataque por estos insectos y proponer medidas de manejo que disminuyan las afectaciones.

Insectos descortezadores (coleoptera: curculionidae) y cambio clImático: problemática actual y perspectivas en los bosques templados

En los bosques templados están sucediendo modificaciones importantes debido al cambio climático; en latitudes polares va en aumento su área de distribución, mientras que en las tropicales se reduce por incremento en la temperatura y las sequías. Uno de los agentes bióticos reguladores de los bosques templados son los insectos descortezadores que ocasionan la mortalidad de ciertos árboles. Estos insectos han aumentado en número, favorecidos por el cambio climático y las consecuencias sobre los bosques no se han dejado esperar. En épocas recientes en el hemisferio norte la mortalidad masiva de coníferas debida a la sinergia negativa entre cambio climático e insectos descortezadores ha sido evidente. En México, también se han experimentado infestaciones por descortezadores nunca antes vistas; por lo que se está tratando de entender las interacciones involucradas entre el cambio climático, la salud forestal y los insectos descortezadores, para detectar las áreas con mayor susceptibilidad al ataque por estos insectos y proponer medidas de manejo que disminuyan las afectaciones

Efecto de la micorrización en el establecimiento de Pinus pseudostrobus en cárcavas

The establishment of Pinus pseudostrobus Lindl. was evaluated in three conditions of propagation and transplantation in gullies devoid of vegetation in the locality of Atécuaro, Municipality of Morelia, Michoacán. The first condition correspond to plants of known provenance, germinated and propagated under controlled conditions (stratified at 4 °C, germinated at 25 °C with 12 h of light and watered every other day), with the aim of having plants without mycorrhizae and with the ectomycorrhizal fungus Pisolithus tinctorius (Pers.) Coker et Couch. As a second condition, both groups where transplanted at 15 months of age with the addition of a fertile substrate (coconut fiber, bark and agrolite). In a nearby site, a third condition was a reforestation with plants of the same species but without controlling the aforementioned variables. The results show that the pine trees that were planted in the first condition performed better and had a higher survival than plants in the second reforestation (third condition) (P < 000,1). The survival of inoculated pines was 86%, in the absence of the fungus was 62% and 30% in the second reforestation. Inoculation is a good strategy for restoration projects in severely degraded and eroded sites, although it increases the costs it also increases survival and growth.Se evaluó el establecimiento de Pinus pseudostrobus Lindl., en tres condiciones de propagación y trasplante en cárcavas desprovistas de vegetación en la localidad de Atécuaro, municipio de Morelia, Michoacán. La primera condición corresponde a plantas de procedencia conocida, germinadas y propagadas en condiciones controladas (estratificadas a 4 °C, germinadas a 25 °C con 12 h luz y propagadas con riego cada tercer día), para contar con dos lotes de plantas, uno con inóculo y otro sin inóculo del hongo ectomicorrícico Pisolithus tinctorius (Pers.) Coker et Couch. Como una segunda condición, ambos lotes fueron trasplantados al sitio de plantación a los 15 meses de edad con adición de sustrato fértil (fibra de coco, corteza de árbol y agrolita) en las cepas. En otro sitio muy cercano, una tercera condición fue una reforestación convencional con plantas de la misma especie pero sin controlar las variables antes descritas. Se evaluó altura, diámetro a la altura de la base, cobertura, número de ramas y porcentaje de supervivencia. Los resultados muestran que los pinos que fueron plantados bajo las primeras condiciones presentaron mayor crecimiento y supervivencia que los pinos de la segunda reforestación (tercera condición) (P < 000,1). La supervivencia de los pinos inoculados fue de 86%, la de la misma plantación sin inóculo 62% y la de la segunda reforestación 30%. La inoculación se plantea como una estrategia a aplicar en proyectos de restauración de sitios severamente degradados y erosionados, planteándose la necesidad de una inversión que incremente el éxito en los programas de reforestación

Assisted Migration Field Tests in Canada and Mexico: Lessons, Limitations, and Challenges

Assisted migration of forest tree populations through reforestation and restoration is a climate change adaptation strategy under consideration in many jurisdictions. Matching climates in which seed sources evolved with near future climates projected for plantation sites should help reduce maladaptation and increase plantation health and productivity. For threatened tree species, assisted migration outside of the species range could help avert extinction. Here, we examine lessons, limitations, and challenges of assisted migration through the lens of three assisted migration field trials of conifers in Canada and Mexico: Pinus albicaulis Engelm., an endangered subalpine tree species in the mountains of western North America; the Picea glauca (Moench) Voss × P. engelmannii Parry ex Engelm hybrid complex, of great economic and ecological importance in western Canada, and Abies religiosa (Kunth) Schltdl. & Cham., a tree species that provides overwintering sites for the monarch butterfly. We conclude that: (a) negative impacts of climate change on productivity of Picea glauca × P. engelmannii may be mitigated by planting seed sources from locations that are 3 °C mean coldest month temperature warmer than the plantation; (b) it is possible to establish Pinus albicaulis outside of its current natural distribution at sites that have climates that are within the species’ modelled historic climatic niche, although developing disease-resistant trees through selective breeding is a higher priority in the short term; (c) Abies religiosa performs well when moved 400 m upward in elevation and local shrubs (such as Baccharis conferta Kunth) are used as nurse plants; (d) new assisted migration field trials that contain populations from a wide range of climates tested in multiple disparate climates are needed, despite the costs; and (e) where naturalization of a migrated tree species in recipient ecosystem is viewed as undesirable, the invasive potential of the tree species should be assessed prior to large scale establishment, and stands should be monitored regularly following establishment.Forestry, Faculty ofForest and Conservation Sciences, Department ofReviewedFacult

Variación geográfica en la germinación y crecimiento inicialde plántulas de Pseudotsuga menziesii de México.

Pseudotsuga (pinabete) es una de las coníferas más valiosas en la producción de madera del mundo, cuya variación geográfica en México para características de germinación y del vigor de plántulas se desconoce. Se evaluó el patrón de variación geográfica en características de germinación y crecimiento inicial de la progenie de 11 poblaciones naturales de Pseudotsuga mensiezii en México. Se sembró semilla estratificada por siete semanas de 114 árboles que abarcaron la mayor parte de la distribución del género (25 a 17° N). Se encontró una variación significativa (p=0.01) entre poblaciones y entre árboles dentro de éstas en todas las características evaluadas. Las diferencias entre localidades fueron notorias en el porcentaje y la velocidad de germinación y la altura del hipocótilo de las plántulas, con menores diferencias en el número de cotiledones, la altura total a nueve meses y la supervivencia de éstas. Entre poblaciones la germinación varió de 7.7 a 84.0%, la energía germinativa (días para alcanzar 50% de germinación) de 5.4 a 12.8 d, y la altura del hipocótilo de 20.6 a 24.8 mm. A nueve meses, la altura de las plantas fue 97 a 104 mm; nueve localidades alcanzaron una supervivencia mayor que 94%, pero Ixtepeji, Oaxaca, y Presa Jaramillo, Hidalgo, tuvieron 50% de supervivencia. La semilla de P. menziesii de las localidades del centro de México tiene menor vigor y capacidad de germinación que las del norte

Reproductive Success and Inbreeding Differ in Fragmented Populations of Pinus rzedowskii and Pinus ayacahuite var. veitchii, Two Endemic Mexican Pines under Threat

Seed production, quality, germination and seedling establishment are indicators of reproductive success in conifers. Monitoring of these parameters is essential to determine the viability of populations for the purposes of conservation. We analyze cone and seed traits as indicators of reproductive success in the endangered Rzedowski´s pine (Pinus rzedowskii (Madrigal et Caballero) and near-threatened veitchii pine (Pinus ayacahuite var. veitchii (Shaw)) in west-central Michoacán, Mexico. These traits were systematically quantified and their variation assessed using Generalized Linear Mixed Models (GLMMs). We found that the reproductive success of Rzedowski’s pine seems to be critical, presenting low seed efficiency (17.10%), germination (5.0%) and seedling establishment (27.7%), with high levels of inbreeding (0.79). In contrast, veitchii pine presents moderate seed efficiency (54.9%), high germination (71.5%) and seedling establishment (84%–97%) and low inbreeding (0.33). Reproductive indicators differed significantly among zones and populations for each species, where fragment sizes mainly affected seed production and efficiency. This result indicates that fragmentation has played a more important role in the reproductive success of Rzedowski’s pine than in veitchii pine, perhaps by limiting pollen flow among zones and populations and producing higher levels of inbreeding and lower seed efficiency in the former species. We propose a conservation strategy for these important pine species in order to increase their long-term genetic viability

Variación genética altitudinal en el crecimiento de plantas de Pinus Pseudostrobus Lindl: en campo

Con el objetivo de determinar la posible existencia de un patrón de variación genética altitudinal en el crecimiento, supervivencia y resistencia a heladas entre poblaciones de Pinus pseudostrobus Lindl., se recolectó semilla de ocho poblaciones a lo largo de un transecto altitudinal (2100 a 2800 m) en los bosques de Nuevo San Juan Parangaricutiro, Michoacán, México. Las procedencias se evaluaron en campo en dos sitios a 2200 y 2800 m de altitud. Hubo diferencias significativas entre procedencias para crecimiento en altura y en diámetro promedio de copa, pero no se encontró un patrón altitudinal definido de diferenciación genética entre las poblaciones. Se encontraron diferencias significativas (p¡Ü0.05) entre sitios de plantación para el crecimiento a los 15 meses, diámetro basal, diámetro de copa, fenología de yema a 16 y 27 meses, daños por heladas y supervivencia. El crecimiento promedio en el sitio a menor altitud (Los Amoles, 2200 m) fue significativamente superior que en el sitio de mayor elevación (Cerro de Pario, 2800 m) al término del estudio. No existe evidencia significativa (p¡Ü0.05) de interacción genotipo×ambiente

Drought stress in provenances of Lupinus elegans from different altitudes

The response of plants to altitudinal gradients depends on several factors and might differ among life strategies. Understanding these responses is highly relevant for management of forest species, particularly under climate change scenarios. We explored the response to drought of different provenances of Lupinus elegans, obtained from an altitudinal gradient. This species is a shrub that acts as a nurse plant in temperate forests in its geographical range. Seeds were collected from five natural provenances across an altitudinal gradient (2312 m to 2885 m a.s.l.). A common-garden experiment was conducted with four drought treatments (irrigation at every 3, 7, 15 and 21 days) in a shade-house located at 1972 m a.s.l. All provenances presented reduced heights and numbers of leaves with increased drought intensity, regardless of site of origin. Survival among provenances presented an altitudinal pattern, where those belonging to higher sites exhibited greater survival. Provenances from lower altitudes, coming from drier and warmer sites, exhibited poorer survival against drought stress. Overall, our results indicate that there are differences among provenances, but since this species is a short lived perennial (five years on average), it is more sensitive to microclimate than to conditions determined for large scale patterns such as altitudinal gradients. This should be considered for management practices such as ecological restoration.La respuesta de las plantas a los gradientes altitudinales depende de varios factores y puede variar entre estrategias de vida. Entender esta respuesta es relevante para el manejo de especies forestales, en particular ante los efectos esperados del cambio climático. En este trabajo se exploró la respuesta a la sequía de diferentes procedencias de Lupinus elegans, obtenidas de un gradiente altitudinal. Esta especie es un arbusto que actúa como planta nodriza en bosques templados a lo largo de su área de distribución geográfica. Se colectaron semillas de cinco procedencias a los largo de un gradiente altitudinal (2312 m a 2885 m snm). Se llevó a cabo un experimento de jardín común con cuatro tratamientos de sequía (riego cada 3, 7, 15 y 21 días) en una casa de sombra localizada a 1972 m snm. Las plantas de todas las procedencias mostraron un menor tamaño y número de hojas conforme aumentó el grado de sequía, independientemente de la procedencia. La supervivencia entre las procedencias mostró una relación con el gradiente altitudinal de origen, pues aquellas procedentes de sitios a mayor altitud mostraron mayor supervivencia. Las procedencias de altitudes menores, que en principio son de lugares más secos y cálidos, mostraron baja supervivencia en respuesta a la sequía. Los resultados indican que hay una diferenciación entre procedencias, pero que siendo esta especie perenne de vida corta (5 años), es más sensible a las condiciones microclimáticas que a las condiciones determinadas por patrones a escalas mayores como son los gradientes altitudinales. Esto debe de ser considerado para prácticas de manejo como la restauración ecológica

Redalyc.ALTITUDINAL GENETIC VARIATION AMONG PINUS PSEUDOSTROBUS POPULATIONS FROM MICHOACÁN, MÉXICO. TWO LOCATION SHADEHOUSE TEST RESULTS

SUMMARY Pinus pseudostrobus Lindl. is the forest species most important economically in the state of Michoacán, at central-west México. We investigated genetic variation among P. pseudostrobus populations along an altitudinal gradient in the native indian community of Nuevo San Juan Parangaricutiro, Michoacán, México. Cones were collected from eight populations at 100 m of altitudinal intervals between 2200 m and 2900 m. Seedlings were grown for approximately two years in two shadehouse environments at Morelia, Michoacán, México and at Moscow, Idaho, USA. Total height was periodically measured during the second growing season to estimate a series of growth indexes for both locations, and dry weights were obtained only for the Morelia test. For the Moscow test there were significant differences (P &lt; 0.05) among populations for cessation of growth, duration of the growth period, and final height. For the Morelia tests there were differences among populations for foliage, shoot and total dry weight (P &lt; 0.025), and significant differences for stem dry weight at P = 0.055 level. There was a strong altitudinal cline for dry weight variables, with seedlings originated from populations from the lowest altitudes having more biomas