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Abstract

While many studies have addressed the effect of individual stresses on plant–plant associations, few have addressed the effects of co-occurring stresses. We therefore investigated how associations between Wyoming big sagebrush (Artemisia tridentata ssp. wyomingensis) and 2 native grasses (Poa secunda and Elymus elymoides) responded to different combinations of grazing and moisture stresses in the Great Basin, USA. Positive (i.e., facilitative) interactions between nurse plants and their beneficiaries are predicted to increase with increasing moisture limitation and grazing stress, but these interactions may break down at extreme levels of stress. We hypothesized that (1) competitive interactions and negative shrub-grass spatial associations would occur under the least stressful conditions (low grazing intensity / high precipitation); (2) positive shrub-grass spatial associations would dominate at intermediate levels of stress (high grazing intensity / high precipitation and low grazing intensity / low precipitation); and (3) negative grass-shrub relationships would dominate at extreme levels of stress (high grazing / low precipitation). We sampled 5 site pairs (high vs. low grazing intensity) that occurred over a precipitation gradient. We assessed how abundance of the 2 grasses P. secunda and E. elymoides responded to sagebrush microsite (canopy vs. interspace), grazing intensity, and precipitation. We found that both grass species were positively associated with A. tridentata canopy microsites at low annual precipitation levels. However, grazing stress appeared to weaken this effect for P. secunda, indicating, as we predicted, a potential breakdown of facilitative interactions in highly stressful conditions. Although we predicted that facilitation would dominate in moderately stressful conditions, we only found this to be true (for both grasses) in one of the 2 moderately stressful scenarios (low grazing / low precipitation). Our results provide insights into how Great Basin plant communities may respond to the separate and combined effects of grazing and drought stresses, both of which may intensify in the future.


Aunque muchos estudios han explorado el efecto del estrés individual en las asociaciones planta-planta, pocos se han enfocado en los efectos del estrés co-ocurrente. Por ello, estudiamos el modo en el que se relacionan la gran artemisa de Wyoming (Artemisia tridentata ssp. wyomingensis) y dos pastos nativos (Poa secunda y Elymus elymoides) y cómo responden a dos combinaciones diferentes de pastoreo y al estrés hídrico en la Gran Cuenca (Great Basin), Estados Unidos. Predecimos que las interacciones positivas (por ejemplo, la facilitación) entre las plantas nodrizas y sus beneficiarias aumenten con el incremento de los límites de humedad y de estrés producido por el pastoreo, pero podrían desajustarse en rangos de estrés extremo. Planteamos varias hipótesis: (1) las interacciones de competencia y las asociaciones espaciales negativas entre artemisas y pastos ocurrirían bajo las condiciones menos estresantes (baja intensidad de pastoreo – alta precipitación); (2) las asociaciones espaciales positivas entre artemisas y pastos dominarían a niveles intermedios de estrés (alta intensidad de pastoreo – alta precipitación y baja intensidad de pastoreo – baja precipitación); y (3) a niveles extremos de estrés (pastoreo alto – baja precipitación), dominarían las relaciones negativas pasto-artemisa. Tomamos muestras de cinco pares por sitio (alta vs baja intensidad de pastoreo) producidos durante un gradiente de precipitación. Evaluamos cómo la abundancia de los dos pastos (P. secunda y E. elymoides) respondía al micro-hábitat de las artemisas (follaje vs. inter-espacios), a la intensidad de pastoreo y a la precipitación. Encontramos que ambas especies de pastos se asociaron positivamente como los micro-hábitats de follaje de A. tridentata en bajos niveles de precipitación anuales. Sin embargo, el estrés por pastoreo pareció debilitar este efecto en una de las especies de pasto P. secunda, lo que indica, tal y como se había previsto, una ruptura potencial de la facilitación en condiciones muy estresantes. A pesar de que predijimos que la facilitación dominaría en condiciones moderadamente estresantes, sólo encontramos esto (en ambos pastos) en uno de los dos escenarios moderadamente estresantes (bajo pastoreo – baja precipitación). Nuestros resultados proporcionan una visión de cómo las comunidades vegetales de la Gran Cuenca pueden responder a los efectos individuales y combinados de las tensiones de pastoreo y la sequía, los cuales podrían intensificarse en el futuro.

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