Light competition affects how tree growth and survival respond to climate

Abstract

Competition between individuals is a key process that drives tree growth and survival in forests. Ecological theories predict that the effect of competition should be weaker in stressful environments. However, quantitative studies have failed to reach a consensus on the direction of the interaction between climate and competition. In this study, we demonstrate that this interaction appears clearly when we explicitly focus on light competition. We analysed the effect of light competition on tree growth and survival along both temperature and aridity gradients for the 33 major European tree species. We collected forest inventories from nine European countries, encompassing over 1 million trees from Spain to Scandinavia. We used species-specific crown allometric equations to connect this extensive database to the SamsaraLight ray tracing model and to calculate a tree-based light competition index from the light intercepted by the tree crown. Within a given species' climatic niche, the effect of light competition on tree growth and survival decreased towards both the dry and cold margins, supporting the stress gradient hypothesis. Climate mainly affected tree growth in light, with slower growth in drier or colder conditions. In contrast, for survival, climate mainly affected trees in shade, with better survival in the dry or cold stress margins. Among species, the mean sensitivity of tree growth and survival to light competition decreased with increasing mean aridity niche and shade tolerance of the species. Synthesis. Our study emphasises the importance of considering species-specific interactions between light competition and climate on tree growth and survival. The impact of climate change on an individual tree is likely to depend on its light competition status within the forest stand, as well as its species-specific climatic niche and shade tolerance.La comp & eacute;tition entre individus est un processus cl & eacute; qui d & eacute;termine la croissance et la survie des arbres des for & ecirc;ts. Les th & eacute;ories & eacute;cologiques pr & eacute;voient que l'effet de la comp & eacute;tition devrait & ecirc;tre plus faible dans les environnements stressants. Cependant, les & eacute;tudes quantitatives ne sont pas parvenues & agrave; un consensus sur la direction de l'interaction entre climat et comp & eacute;tition. Dans cette & eacute;tude, nous d & eacute;montrons que cette interaction appara & icirc;t clairement lorsque nous nous concentrons explicitement sur la comp & eacute;tition pour la lumi & egrave;re. Nous avons analys & eacute; l'effet de la comp & eacute;tition pour la lumi & egrave;re sur la croissance et la survie des arbres le long des gradients de temp & eacute;rature et d'aridit & eacute; pour les 33 principales esp & egrave;ces d'arbres europ & eacute;ennes. Nous avons rassembl & eacute; des inventaires forestiers de neuf pays europ & eacute;ens, couvrant plus d'un million d'arbres de l'Espagne & agrave; la Scandinavie. Nous avons utilis & eacute; des & eacute;quations allom & eacute;triques de houppiers sp & eacute;cifiques & agrave; chaque esp & egrave;ce pour relier cette vaste base de donn & eacute;es au mod & egrave;le de tra & ccedil;age de rayons lumineux SamsaraLight. Cela nous a permis de calculer un indice de comp & eacute;tition pour la lumi & egrave;re, bas & eacute; sur la lumi & egrave;re intercept & eacute;e par le houppier de l'arbre. Au sein de la niche climatique d'une esp & egrave;ce, l'effet de la comp & eacute;tition pour la lumi & egrave;re sur la croissance et la survie des arbres diminue vers la marge aride et la marge froide, soutenant l'hypoth & egrave;se du gradient de stress. Le climat affecte principalement la croissance des arbres en pleine lumi & egrave;re, avec une croissance plus lente dans des conditions plus arides ou plus froides. En revanche, pour la survie, le climat affecte principalement les arbres & agrave; l'ombre, avec une meilleure survie dans les marges stressantes aride ou froide. Lorsque l'on compare les esp & egrave;ces entre elles, la sensibilit & eacute; moyenne de la croissance et de la survie des arbres & agrave; la comp & eacute;tition pour la lumi & egrave;re diminue avec l'augmentation de l'aridit & eacute; de la niche climatique moyenne et de la tol & eacute;rance & agrave; l'ombre des esp & egrave;ces. Synth & egrave;se. Notre & eacute;tude souligne l'importance de prendre en compte l'interaction entre comp & eacute;tition pour la lumi & egrave;re et climat pour mieux pr & eacute;dire la croissance et la survie des arbres. L'impact du changement climatique sur un arbre d & eacute;pendra probablement de son statut de comp & eacute;tition pour la lumi & egrave;re au sein du peuplement forestier, ainsi que de la niche climatique et de la tol & eacute;rance & agrave; l'ombre de l'esp & egrave;ce.

Keywords

climatic gradients; continental range; individual-based model; light competition; plant-climate interactions; plant-plant interactions; shade tolerance; tree growth and survival

Published in

Journal of Ecology
2025, volume: 113, number: 3, article number: fsae168
Publisher: WILEY

SLU Authors

• Dahlgren, Jonas

  • Department of Forest Resource Management, Swedish University of Agricultural Sciences
    

UKÄ Subject classification

Ecology

Publication identifier

• DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2745.14489

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