Predicting the impact of hemlock woolly adelgid on carbon dynamics of eastern United States forests

The hemlock woolly adelgid (HWA; Adelges tsugae Annand) is an introduced insect pest that threatens to decimate eastern hemlock (Tsuga canadensis (L.) Carriere) populations. In this study, we used the ecosystem demography model in conjunction with a stochastic model of HWA spread to predict the impact of HWA infestation on the current and future forest composition, structure, and carbon (C) dynamics in the eastern United States. The spread model predicted that on average the hemlock stands south and east of the Great Lakes would he infested by 2015. southern Michigan would be reached by 2020. and northeastern Minnesota by 2030. For the period 2000-2040. the ecosystem demography model predicted a mean reduction of 0.011 Pg [C.year.sup.-1] (Pg C = [10.sup.15] g C). an 8% decrease, in the uptake of carbon from eastern United States forests as a result of HWA-caused mortality, followed by an increased uptake of 0.015 Pg [C.year.sup.-1] (a 12% increase) in the period 2040-2100. as the area recovers from the loss of hemlock. Overall, we conclude that while locally severe, HWA infestation is unlikely to have a significant impact on the regional patterns of carbon fluxes, given that, eastern emlock represents a limited fraction of the standing biomass of eastern forests and that it has relatively low productivity compared with the tree species that are likely to replace it. Resume: Le puceron lanigere de la pruche (Adelges tsugae Annand) est un insecte ravageur introduit qui menace de decimer les populations de pruche du Canada (Tsuga canadensis (L.) Carriere). Dans cette etude, nous avons utilise le modele demographique des ecosystemes conjointement avec un modele stochastique de propagation du puceron lanigere pour predire l'impact de l'infestation de cet insecte sur la composition, la structure et la dynamique du carbone (C) dans l'est des Etats-Unis. Le modele de propagation predit, qu'en moyenne, les peuplements de pruche situes au sud et a l'est des Grands Lacs seront infestes vers 2015, que le sud du Michigan sera touche vers 2020 et le nord-est du Minnesota vers 2030. Pour la periode allant de 2000 a 2040, le modele d'ecosysteme predit une reduction moyenne de 0.011 Pg [C.an.sup.-1] (Pg C = [10.sup.15 g C), soit une diminution de 8 % de 'absorption de carbone par les forets de l'est des Etats-Unis due a la mortalite causee par le puceron lanigere, suivie d'une augmentation de l'absorption de 0,015 Pg [C.an.sup.-1] (une augmentation de 12 %) au cours de la periode allant de 2040 a 2100. a mesure que la region se remet de la perte des pruches. Globalement, nous arrivons a la conclusion que. bien qu'elle soit severe localement, il est peu probable que l'infestation du puceron lanigere ait un impact significantif sur les patrons regionaux des flux de carbone etant donne que la pruche du Canada represente une faible proportion de la biomasse sur pied dans les forets de l'est et que la productivite de cette essence est relativement faible comparativement aux especes d'arbre les plus susceptibles de la remplacer. [Traduit par la Redaction]
Introduction Changes in forest structure and canopy composition or wholesale losses of forestlands as a result of invasive insects, conversion to agriculture, and urbanization inevitably alter the amount of carbon [...]