Patterns of woodboring beetle activity following fires and bark beetle outbreaks in montane forests of California, USA

Abstract

BackgroundIncreasingly frequent and severe drought in the western United States has contributed to more frequent and severe wildfires, longer fire seasons, and more frequent bark beetle outbreaks that kill large numbers of trees. Climate change is expected to perpetuate these trends, especially in montane ecosystems, calling for improved strategies for managing Western forests and conserving the wildlife that they support. Woodboring beetles (e.g., Buprestidae and Cerambycidae) colonize dead and weakened trees and speed succession of habitats altered by fire or bark beetles, while serving as prey for some early-seral habitat specialists, including several woodpecker species. To understand how these ecologically important beetles respond to different sources of tree mortality, we sampled woodborers in 16 sites affected by wildfire or bark beetle outbreak in the previous one to eight years. Study sites were located in the Sierra Nevada, Modoc Plateau, Warner Mountains, and southern Cascades of California, USA. We used generalized linear mixed models to evaluate hypotheses concerning the response of woodboring beetles to disturbance type, severity, and timing; forest stand composition and structure; and tree characteristics.ResultsWoodborer activity was often similar in burned and bark beetle outbreak sites, tempered by localized responses to bark beetle activity, burn severity, tree characteristics, and apparent response to ignition date. Larval woodborer activity was inversely related to bark beetle sign within a sampling quadrat, was higher on pines, and—in burned sites—was higher on the south-facing sides of smaller trees. Adults—especially buprestids—were more abundant where burn severity was higher. Fires with intermediate ignition dates during the study period supported higher rates of larval woodborer activity and higher numbers of adult buprestids as well as cerambycids in the genus Monochamus Dejean 1821.ConclusionsWoodboring beetle abundance was related to bark beetle activity, burn severity, tree characteristics, and ignition date. Considering these patterns when managing disturbed forest stands could yield improved outcomes for wildlife, including species that prey on woodboring beetles. We also reported preliminary evidence that the current trend toward more frequent wildfires might not stimulate larger woodboring beetle populations if those fires increasingly occur outside the historical fire season.ResumenAntecedentesEl aumento frecuente y severo de sequías en el oeste de los EEUU ha contribuido a incrementar la frecuencia y severidad de los incendios forestales, el alargamiento de la temporada de estos y el incremento de brotes de escarabajos descortezadores que matan un gran número de árboles. Se espera que el cambio climático perpetúe estas tendencias, especialmente en ecosistemas montañosos, lo que llama a mejorar las estrategias para el manejo de los bosques del oeste de los EEUU y conservar la vida silvestre que estos sostienen. Los escarabajos barrenadores (i.e., Buprestidae y Cerambycidae) colonizan árboles muertos y débiles y aceleran la sucesión secundaria en hábitats alterados por fuego o por escarabajos descortezadores; al mismo tiempo, sirven de presa para algunos especialistas que actúan durante las etapas tempranas de la sucesión, incluyendo diferentes especies de pájaros carpinteros. Para entender ecológicamente cómo los escarabajos barrenadores responden a las diferentes causas de mortalidad de árboles, estos fueron muestreados en 16 sitios afectados en 16 sitios afectados por incendios o por brotes de escarabajos descortezadores ocurridos de uno a ocho años antes. Los sitios de estudio se ubicaron en la Sierra Nevada, en el Plateau Modoc, en las montañas Warner y las Cascadas del Sur de California, EEUU. Se usaron modelos mixtos lineales generalizados para evaluar las hipótesis concernientes a la Respuesta de los escarabajos barrenadores al tipo de disturbio, severidad, tiempo de ocurrencia, la composición del rodal y su estructura, y las características de los árboles.ResultadosLa actividad de los barrenadores fue frecuentemente similar en áreas quemadas y en sitios que presentaron brotes de escarabajos descortezadores, y atemperada por respuestas localizadas por la actividad de escarabajos descortezadores, la severidad de los incendios, las características de los árboles, y la aparente respuesta a la fecha de ignición. La actividad de las larvas de barrenadores presento una relación inversa a la presencia de escarabajos descortezadores dentro de un cuadrante de muestreo; esta relación fue más alta en pinos y en los lados con orientación sur de árboles pequeños en los sitios quemados. Los adultos de la familia Buprestidae fueron más abundantes donde la severidad del incendio fue mayor. Los incendios con fechas de ignición intermedias durante el período de estudio mantuvieron mayores tasas de actividad larval de barrenadores y mayores números de bupréstidos adultos como así también de cerambícidos del género Monochamus Dejean 1821.ConclusionesLa abundancia de los escarabajos barrenadores estuvo relacionada con la actividad de escarabajos descortezdores, la severidad del incendio, las características de los árboles, y la fecha de ignición. Considerar estos patrones cuando se manejan rodales perturbados puede beneficiar a la vida silvestre; incluyendo a aquellas especies que presan sobre escarabajos barrenadores. Así mismo, reportamos evidencia preliminar que la tendencia actual hacia incendios forestales más frecuentes podría no estimular mayores poblaciones de escarabajos barrenadores si estos incendios forestales ocurren de manera incremental fuera del lapso histórico de la temporado de estos.