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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 57, Number 5-6, June-September 2000
Second International Workshop on Functional-Structural Tree Models
Page(s) 599 - 609
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2000145
DOI: 10.1051/forest:2000145

Ann. For. Sci. 57 (2000) 599-609

The effect of light acclimation of single leaves on whole tree growth and competition - an application of the tree growth model ALMIS

Christiane Eschenbach

Ecology Center of the University of Kiel, Schauenburger Str. 112, D-24118 Kiel, Germany

(Received 29 June 1999; accepted 15 February 2000)

Abstract:

Black alder (Alnus glutinosa L. (Gaertn.)) is a light-demanding, fast growing tree species, widespread but always restricted to wet habitats. Because no sun and shade leaves can be distinguished within the alder crown, the question arises whether these specific photosynthetic characteristics may contribute to alder's low competitiveness. A functional-structural tree growth model ("ALMIS"), based on an object oriented approach, was developed and parameterized using data from extensive investigations of an alder forest in Northern Germany. The basic model structure is described, especially focusing on carbon dynamics. ALMIS was used to study the effects of light acclimation of single leaves on whole plant growth and competition. Different photosynthetic types were simulated to grow either in isolation or in competition which each other. When grown in isolation over an extended period, a model tree with exclusively shade leaves accumulated less total biomass than one with exclusively sun leaves, but a tree with the capacity to acclimate the leaves to the low light conditions in the inner crown grew the most. Inter-tree competition enhanced the advantage of leaf acclimation for whole plant growth.


Keywords: functional-structural growth model / photosynthesis / acclimation / shade leaves / Alnus glutinosa

Résumé:

Effets de l'adaptation des feuilles à la lumière sur la croissance globale de l'arbre et la compétition - une application du modèle de croissance ALMIS. L'Aulne noir (Alnus glutinosa L. (Gaertn.)) est une espèce à croissance rapide exigeante en lumière. Elle est répandue, mais toujours localisée aux habitats humides. Comme il n'est pas possible de différencier dans la canopée les feuilles d'ombre de celles de lumière, la question se pose de savoir si ses caractéristiques photosynthétiques peuvent contribuer à la faible compétitivité de l'Aulne. Un modèle de croissance à fonction structurelle (ALMIS), basé sur l'approche orientée objet, a été développé et paramétrisé à partir des données résultant d'une investigation extensive dans une forêt d'aulne dans le Nord de l'Allemagne. La structure du modèle de base est décrite, spécialement pour la partie dynamique du carbone. ALMIS a été utilisé pour étudier les effets de l'adaptation des feuilles à la lumière sur la croissance globale et la compétition. Différentes conditions photosynthétiques ont été simulées pour la croissance, soit en condition isolée, soit en condition de compétition entre elles. Dans le cas de la croissance en condition isolée pour une longue période, le modèle d'arbre avec uniquement des feuilles d'ombre accumule moins de biomasse totale que ceux avec uniquement des feuilles de lumière. Mais un arbre qui aurait la capacité d'adaptation de ses feuilles aux conditions de lumière au sein de sa canopée aurait une meilleure croissance. La compétition entre arbre améliore les avantages de l'adaptation des feuilles vis-à-vis de la croissance globale de la plante.


Mots clé : modèle de croissance à fonction structurelle / photosynthèse / adaptation / feuilles d'ombre / Alnus glutinosa

Correspondence and reprints: Christiane Eschenbach
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