Article Dans Une Revue Nature Communications Année : 2024

Positive feedbacks and alternative stable states in forest leaf types

Yibiao Zou (1) , Constantin Zohner (1) , Colin Averill (1) , Haozhi Ma (1) , Julian Merder (2) , Miguel Berdugo (1) , Lalasia Bialic-Murphy (1) , Lidong Mo (1) , Philipp Brun (3) , Niklaus Zimmermann (3) , Jingjing Liang (4) , Sergio De-Miguel (5) , Gert-Jan Nabuurs (6) , Peter Reich (7) , Ulo Niinements , Jonas Dahlgren , Gerald Kändler , Sophia Ratcliffe , Paloma Ruiz-Benito , Miguel Angel de Zavala , Meinrad Abegg , Yves Adou Yao , Giorgio Alberti , Angelica Almeyda Zambrano , Braulio Vilchez Alvarado , Esteban Alvarez-Dávila , Patricia Alvarez-Loayza , Luciana Alves , Christian Ammer , Clara Antón-Fernández , Alejandro Araujo-Murakami , Luzmila Arroyo , Valerio Avitabile , Gerardo Aymard , Timothy Baker , Radomir Bałazy , Olaf Banki , Jorcely Barroso , Meredith Bastian , Jean-Francois Bastin , Luca Birigazzi , Philippe Birnbaum (8) , Robert Bitariho , Pascal Boeckx , Frans Bongers , Olivier Bouriaud , Pedro Brancalion , Susanne Brandl , Francis Brearley , Roel Brienen , Eben Broadbent , Helge Bruelheide , Filippo Bussotti , Roberto Cazzolla Gatti , Ricardo César , Goran Cesljar , Robin Chazdon , Han Chen , Chelsea Chisholm , Hyunkook Cho , Emil Cienciala , Connie Clark , David Clark , Gabriel Colletta , David Coomes , Fernando Cornejo Valverde , José Corral-Rivas , Philip Crim , Jonathan Cumming , Selvadurai Dayanandan , André de Gasper , Mathieu Decuyper , Géraldine Derroire , Ben Devries , Ilija Djordjevic , Jiri Dolezal , Aurélie Dourdain , Nestor Laurier Engone Obiang , Brian Enquist , Teresa Eyre , Adandé Belarmain Fandohan , Tom Fayle , Ted Feldpausch , Leandro Ferreira , Leena Finér , Markus Fischer , Christine Fletcher , Jonas Fridman , Lorenzo Frizzera , Javier Gamarra , Damiano Gianelle , Henry Glick , David Harris , Andrew Hector , Andreas Hemp , Geerten Hengeveld , Bruno Hérault , John Herbohn , Martin Herold , Annika Hillers , Eurídice Honorio Coronado , Cang Hui , Thomas Ibanez (8, 9) , Amaral Iêda , Nobuo Imai , Andrzej Jagodziński , Bogdan Jaroszewicz , Vivian Kvist Johannsen , Carlos Joly , Tommaso Jucker , Ilbin Jung , Viktor Karminov , Kuswata Kartawinata , Elizabeth Kearsley , David Kenfack , Deborah Kennard , Sebastian Kepfer-Rojas , Gunnar Keppel , Mohammed Latif Khan , Timothy Killeen , Hyun Seok Kim , Kanehiro Kitayama , Michael Köhl , Henn Korjus , Florian Kraxner , Diana Laarmann , Mait Lang , Simon Lewis , Huicui Lu , Natalia Lukina , Brian Maitner , Yadvinder Malhi , Eric Marcon (8, 10) , Beatriz Schwantes Marimon , Ben Hur Marimon-Junior , Andrew Marshall , Emanuel Martin , Dmitry Kucher , Jorge Meave , Omar Melo-Cruz , Casimiro Mendoza , Cory Merow , Abel Monteagudo Mendoza , Vanessa Moreno , Sharif Mukul , Philip Mundhenk , María Guadalupe Nava-Miranda , David Neill , Victor Neldner , Radovan Nevenic , Michael Ngugi , Pascal Niklaus , Jacek Oleksyn , Petr Ontikov , Edgar Ortiz-Malavasi , Yude Pan , Alain Paquette , Alexander Parada-Gutierrez , Elena Parfenova , Minjee Park , Marc Parren , Narayanaswamy Parthasarathy , Pablo Peri , Sebastian Pfautsch , Oliver Phillips , Nicolas Picard , Maria Teresa T. F. Piedade , Daniel Piotto , Nigel Pitman , Irina Polo , Lourens Poorter , Axel Poulsen , John Poulsen , Hans Pretzsch , Freddy Ramirez Arevalo , Zorayda Restrepo-Correa , Mirco Rodeghiero , Samir Rolim , Anand Roopsind , Francesco Rovero , Ervan Rutishauser , Purabi Saikia , Christian Salas-Eljatib , Philippe Saner , Peter Schall , Mart-Jan Schelhaas , Dmitry Schepaschenko , Michael Scherer-Lorenzen , Bernhard Schmid , Jochen Schöngart , Eric Searle , Vladimír Seben , Josep Serra-Diaz , Douglas Sheil , Anatoly Shvidenko , Javier Silva-Espejo , Marcos Silveira , James Singh , Plinio Sist , Ferry Slik , Bonaventure Sonké , Alexandre Souza , Stanislaw Miscicki , Krzysztof Stereńczak , Jens-Christian Svenning , Miroslav Svoboda , Ben Swanepoel , Natalia Targhetta , Nadja Tchebakova , Hans ter Steege , Raquel Thomas , Elena Tikhonova , Peter Umunay , Vladimir Usoltsev , Renato Valencia , Fernando Valladares , Fons van der Plas , Tran van Do , Michael van Nuland , Rodolfo Vasquez , Hans Verbeeck , Helder Viana , Alexander Vibrans , Simone Vieira , Klaus von Gadow , Hua-Feng Wang , James Watson , Gijsbert Werner , Bertil Westerlund , Susan Wiser , Florian Wittmann , Hannsjoerg Woell , Verginia Wortel , Roderik Zagt , Tomasz Zawiła-Niedźwiecki , Chunyu Zhang , Xiuhai Zhao , Mo Zhou , Zhi-Xin Zhu , Irie Zo-Bi , Thomas Crowther
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Résumé

The emergence of alternative stable states in forest systems has significant implications for the functioning and structure of the terrestrial biosphere, yet empirical evidence remains scarce. Here, we combine global forest biodiversity observations and simulations to test for alternative stable states in the presence of evergreen and deciduous forest types. We reveal a bimodal distribution of forest leaf types across temperate regions of the Northern Hemisphere that cannot be explained by the environment alone, suggesting signatures of alternative forest states. Moreover, we empirically demonstrate the existence of positive feedbacks in tree growth, recruitment and mortality, with trees having 4–43% higher growth rates, 14–17% higher survival rates and 4–7 times higher recruitment rates when they are surrounded by trees of their own leaf type. Simulations show that the observed positive feedbacks are necessary and sufficient to generate alternative forest states, which also lead to dependency on history (hysteresis) during ecosystem transition from evergreen to deciduous forests and vice versa. We identify hotspots of bistable forest types in evergreen-deciduous ecotones, which are likely driven by soil-related positive feedbacks. These findings are integral to predicting the distribution of forest biomes, and aid to our understanding of biodiversity, carbon turnover, and terrestrial climate feedbacks.

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Cite 10.5281/zenodo.11035706 Ouvrage Yibiaozou. (2024). Yibiaozou/AltSS_ForestLeafPhenology: Alternative stable states of global forest types (Version AltSS_LP_NC). Zenodo. https://doi.org/10.5281/ZENODO.11035706

Dates et versions

hal-04725224 , version 1 (08-10-2024)

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Citer

Yibiao Zou, Constantin Zohner, Colin Averill, Haozhi Ma, Julian Merder, et al.. Positive feedbacks and alternative stable states in forest leaf types. Nature Communications, 2024, 15 (1), pp.4658. ⟨10.1038/s41467-024-48676-5⟩. ⟨hal-04725224⟩
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