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Abstract

San Miguel Island is the westernmost of the California Channel Islands and one of the windiest areas on the west coast of North America. The majority of the island is covered by coastal sand dunes, which were stripped of vegetation and subsequently mobilized due to droughts and sheep ranching during the late 19th century and early 20th century. Since the removal of grazing animals, vegetation and biological soil crusts have once again stabilized many of the island’s dunes. In this study, historical aerial photographs and field surveys were used to develop a chronosequence of the pattern of change in vegetation communities and biological soil crust levels of development (LOD) along a gradient of dune stabilization. Historical aerial photographs from 1929, 1954, 1977, and 2009 were georeferenced and used to delineate changes in vegetation canopy cover and active (unvegetated) dune extent among 5 historical periods (pre-1929, 1929–1954, 1954–1977, 1977–2009, and 2009–2011). During fieldwork, vegetation and biological soil crust communities were mapped along transects distributed throughout San Miguel Island’s central dune field on land forms that had stabilized during the 5 time periods of interest. Analyses in a geographic information system (GIS) quantified the pattern of changes that vegetation and biological soil crust communities have exhibited on the San Miguel Island dunes over the past 80 years. Results revealed that a continuing increase in total vegetation cover and a complex pattern of change in vegetation communities have taken place on the San Miguel Island dunes since the removal of grazing animals. The highly specialized native vascular vegetation (sea rocket, dunedelion, beach-bur, and locoweed) are the pioneer stabilizers of the dunes. This pioneer community is replaced in later stages by communities that are dominated by native shrubs (coastal goldenbush, silver lupine, coyote-brush, and giant coreopsis), with apparently overlapping or cyclical succession pathways. Many of the dunes that have been stabilized the longest (since before 1929) are dominated by exotic grasses. Stands of biological soil crusts (cyanobacteria) are found only on dunes where vascular vegetation is already present. Biological soil crusts are not found on dunes exhibiting a closed vascular plant canopy, which may indicate that the role of soil crusts in dune stabilization on the island is transitory. Particle-size analyses of soil samples from the study area reveal that higher biological soil crust LOD is positively correlated with increasing fine grain content. The findings indicate that changes in vegetation communities may be the most rapid at earlier and later stages of dune stabilization and that regular monitoring of dunes may help to identify the interactions between vegetation and soil crusts, as well as the potential transitions between native and exotic plant communities.


La Isla San Miguel es la más occidental de las Islas del Canal de California y una de las áreas más ventosas de la costa oeste de Norteamérica. La mayoría de la isla está cubierta por dunas de arena costera, desprovistas de vegetación, se movilizaron debido a las sequías y a la cría de ovejas durante finales del siglo XIX y principios del siglo XX. Desde la remoción de los animales de pastoreo, la vegetación y las cortezas de sedimentos biológicos han estabilizado una vez más muchas de las dunas de la isla. En este estudio, se utilizaron fotografías aéreas históricas y estudios de campo para desarrollar una cronosecuencia del patrón de cambio en las comunidades de vegetación y los niveles de desarrollo de la corteza de sedimentos biológicos (LOD, por sus siglas en inglés) junto con una gradación de la estabilización de la duna. Las fotografías aéreas históricas de 1929, 1954, 1977, y 2009 fueron georeferenciadas y se usaron para delinear la extensión de cambios en la cubierta de vegetación y en dunas activas (sin vegetación) entre los cinco períodos históricos (pre-1929, 1929–1954, 1954–1977, 1977–2009, y 2009–2011). Durante el trabajo de campo, las comunidades de vegetación y de corteza de sedimentos biológicos se mapearon a lo largo de los cortes transversales distribuidos a lo largo de las formas de campos de dunas centrales de la Isla San Miguel que se habían estabilizado durante los cinco períodos de interés. Los análisis en el sistema de información geográfica (SIG, por sus siglas en inglés) cuantificaron el patrón de cambios que las comunidades de vegetación y de cortezas de sedimentos biológicos han exhibido en las dunas de la Isla San Miguel durante los últimos 80 años. Los resultados revelaron que un aumento continuo en la cubierta total de vegetación y un patrón complejo de cambio en las comunidades vegetales han tenido lugar en las dunas de la Isla San Miguel desde la expulsión de animales de pastoreo. La vegetación vascular nativa altamente especializada (estrellita marina, diente de león, ambrosía y astrágalo) son los estabilizadores pioneros de las dunas. Esta comunidad pionera se sustituye en etapas posteriores por comunidades dominadas por arbustos nativos (arbusto dorado costero, lupina plateada, bacaris y coreopsis gigante), con caminos aparentemente superpuestos o en sucesión cíclica. Muchas de las dunas que han estado estabilizadas por más tiempo (desde antes de 1929) están dominadas por hierbas exóticas. Gradas de cortezas de sedimentos biológicos (cianobacterias) se encuentran únicamente en las dunas donde la vegetación vascular ya está presente y no se encuentra en dunas que exhiben una cubierta de plantas vasculares cerrada, lo cual puede indicar que su papel en la estabilización de la duna de la isla es transitoria. Los análisis de tamaño de partículas de las muestras de terreno, del área de estudio, revelan que los niveles de desarrollo de corteza de sedimentos biológicos más altos están positivamente correlacionados con los contenidos crecientes de grano fino. Los hallazgos indican que los cambios en las comunidades de vegetación podrían ser más rápidos en etapas tempranas y más tardías de estabilización de las dunas, y que la monitorización regular de las dunas podría ayudar a identificar las interacciones entre la vegetación y las cortezas de sedimentos, así como las potenciales transiciones entre comunidades de plantas nativas y exóticas.

COinS