Nutrient dynamics of reindeer forage species along snowmelt gradients at different ecological scales

SummaryGrowing season nutrient dynamics of four reindeer forage species (Betula nana, Eriophorum angustifolium, Rumex acetosa and Vaccinium myrtillus) were studied in a mountainous sub-arctic landscape in N Sweden. Changes in nitrogen (N), phosphorus (P) and fibre (ADF) concentrations in leaves and shoots were analysed (from a reindeer foraging perspective) along four ecological gradients significant to regional and local snowmelt regimes: season, oceanicity, altitude, and snow-patch retreat. N and P concentrations showed marked seasonal variations with peaks occurring from the middle of June to the end of July depending on species and snowmelt progression. The seasonal pattern for ADF concentrations, as well as differences between snowmelt regimes, were less consistent and showed large differences between species. N concentrations increased along snowmelt gradients at small (within snow-patches) and medium (along altitude gradients) spatial scales. Furthermore, variations in N concentrations were temporally and spatially scale-dependent, which underlines the importance of scale for understanding plant nutrient dynamics in sub-arctic and alpine systems, as well for plant–animal interactions. The greatest temporal and spatial differences in nutrient quality were observed early in the season, i.e., at the time of highest nutrient requirements for reindeer. Climate-induced changes of the start and the progress of the growing season may result in significant consequences to the development of calves and subsequently to the population demography of reindeer, mediated through spatial and temporal changes in the distribution of high quality food. These results provide basic knowledge for reindeer management in the light of the ongoing global warming.

ZusammenfassungDie Nährstoffdynamiken in der Wachstumsperiode wurden bei vier Arten von Rentierfutterpflanzen (Betula nana, Eriophorum angustifolium, Rumex acetosa, Vaccinium myrtillus) in einer bergigen subarktischen Landschaft N-Schwedens untersucht. Die Veränderungen der Konzentrationen von Stickstoff (N), Phosphor (P) und Fasern (ADF) in den Blättern und Trieben wurden entlang von vier ökologischen Gradienten analysiert, die für regionale und lokale Schneeschmelzeregimes bezeichnend sind: Jahreszeit, Ozeanität, Höhe und Schneefleckenrefugien. Die N- und P-Konzentrationen zeigten deutliche saisonale Variationen mit Spitzen, die zwischen Mitte Juni und Ende Juli auftraten, abhängig von Art und Fortschritt der Schneeschmelze. Das saisonale Muster der ADF-Konzentrationen sowie die Unterschiede zwischen den Schneeschmelzeregimes waren weniger konsistent und zeigten große Unterschiede zwischen den Arten. Die N-Konzentrationen stiegen entlang von Schneeschmelzegradienten auf kleinen (innerhalb von Schneeflecken) und mittleren (entlang von Höhengradienten) räumlichen Skalen an. Darüber hinaus waren die Variationen in den N-Konzentrationen zeitlich und räumlich skalenabhängig. Dies unterstreicht die Wichtigkeit der Skala für das Verständnis der Dynamiken von Pflanzennährstoffen in subarktischen und alpinen Systemen, sowie der Pflanze-Tier-Interaktionen. Die größten zeitlichen und räumlichen Unterschiede in der Nährstoffqualität wurden früh in der Saison beobachtet, d. h. zur Zeit des höchsten Nährstoffbedarfs der Rentiere. Klimainduzierte Veränderungen des Beginns und Verlaufs der Wachstumssaison können signifikante Konsequenzen für die Entwicklung von Kälbern und infolgedessen für die Populationsdemografie der Rentiere zum Ergebnis haben, vermittelt durch räumliche und zeitliche Veränderungen in der Verbreitung von Futter hoher Qualität. Diese Ergebnisse bilden Basiswissen für das Management von Rentieren in Hinsicht auf die stattfindende globale Erwärmung.