Differential susceptibility to xylem cavitation among three pairs of<i>Ceanothus</i>species in the Transverse Mountain Ranges of southern California

Abstract

AbstractChaparral shrub communities of California are often dominated by indigenous species of the genus Ceanothus, which is further divided into two subgenera: Cerastes and Ceanothus. Cerastes is comprised of species that are non-sprouters after fire, and which have leaf morphological features suggesting strong tolerance to drought. In contrast, species in subgenus Ceanothus generally sprout after fire and have less xeromorphic leaves. We examined three pairs of Cerastes/Ceanothus species that commonly grow together in the Transverse Mountain Ranges of southern California (e.g., Santa Monica Mountains and San Gabriel Mountains). Each species pair was sequentially replaced along an elevational gradient, with C. megacarpus/C. spinosus occurring at a low elevation, coastal site; C. cuneatus/C. oliganthus at a site intermediate in elevation and distance from the ocean; and C. crassifolius/C. leucodermis at a high elevation, inland site. In general, the length of the summer drought period decreases and the amount of rainfall increases with increasing elevation and distance from the ocean. In all pairwise comparisons, the non-sprouters in subgenus Cerastes (C. megacarpus; C. cuneatus; C. crassifolius) were found to be more resistant to xylem embolism caused by water stress than species in subgenus Ceanothus (C. spinosus; C. oliganthus; C. leucodermis). The level of water stress causing 50% loss in hydraulic conductivity due to gas embolism varied between -7.1 to -10.8 MPa for subgenus Cerastes but -4.6 to -7.3 MPa for subgenus Ceanothus. As species pairs were sequentially replaced from low elevation to higher elevation, susceptibility to embolism also progressively increased. These results are consistent with the xeromorphic differences between subgenera and geographic distribution of the species.RésuméLes communautés arbustives du chaparral de la Californie sont souvent dominées par des espèces indigènes du genre Ceanothus, dans lequel on trouve deux groupes d’espèces, soit celles des sous-genres Cerastes et Ceanothus. Le sous-genre Cerastes est constitué d’espèces qui ne font pas de rejet de souche après feu et dont les feuilles ont des caractéristiques morphologiques qui suggèrent une forte tolérance à la sécheresse. Les espèces du sous-genre Ceanothus font, pour leur part, des rejets de souche après feu et peu d’entre elles ont des feuilles adaptées à subir une sécheresse prolongée. Nous avons examiné trois paires d’espèces constituées d’un représentant du sous-genre Cerastes et d’un représentant du sous-genre Ceanothus que l’on trouve fréquemment ensemble dans le sud de la Californie (Traverse Mountain Ranges: monts Santa Monica et San Gabriel). Les paires ont été sélectionnées en fonction d’un gradient altitudinal : C. megacarpus/C. spinosus à faible altitude (près de la côte), C. cuneatus/C. oliganthus à une altitude intermédaire (à une certaine distance de l’océan) et C. crassifolius/C. leucodermis à une altitude élevée (à l’intérieur des terres). En général, la durée de la sécheresse estivale diminue et l’importance des précipitations augmente avec l’altitude et la distance qui sépare un site de l’océan. Dans toutes les comparaisons appariées, les espèces du sous-genre Cerastes (C. megacarpus, C. cuneatus, C. crassifolius) sont plus résistantes à l’embolie du xylème causée par le stress hydrique que les espèces du sous-genre Ceanothus (C. spinosus, C. oliganthus, C. leucodermis). Le niveau de stress hydrique causant 50 % de pertes en ce qui a trait à la conductivité hydraulique (embolie gazeuse) varie entre -7,1 à -10,8 MPa chez le sous-genre Cerastes et de -4,6 à -7,3 MPa chez le sous-genre Ceanothus. Lorsque nous avons déplacé les paires d’espèces à des altitudes plus élevées, la susceptibilité à l’embolie a aussi augmenté. Ces résultats sont en accord avec les différences xéromorphologiques des sous-genres et la répartition géographique des espèces.Key Words: ChaparralCeanothusXylem cavitationWater relationsMots-clés:: ChaparralCeanothusCavitationRelations hydriques