Increase in young forests, more than climate change may accelerate future colonization of temperate tree species in mixedwood boreal stands

• Temperate species can colonize boreal mixedwood stands especially in young stands. • When considering climate change on adult growth, climate change did not influence temperate species to colonize boreal mixedwood stands. • The specific dispersal, mortality, and juvenile growth abilities of temperate trees will determine their colonization of mixedwood boreal stands. • The ability of temperate trees to colonize mixedwood boreal stands will be higher in younger stands, with low influence of climate change. Temperate hardwood tree species may take advantage of climate change to migrate northward tracking their optimal growth and survival niches. Other factors than climate could constrain or facilitate their establishment north of their actual range, such as competitive interactions, their ability to disperse, and forest management. The objectives of this study were to model the ability of temperate tree species to colonize boreal mixedwood stands of Eastern Canada from a few temperate tree seeders, considering the effects of climate change, competitive interactions, and specific successional stages of the receiving stands. We used the individual based forest model SORTIE-ND with adult growth forced by four different projected climate change scenarios. To mimic the natural colonization of temperate trees from marginal populations eventually established by long-distance migration, we replaced a patch in the center of the simulated stands with temperate tree species, i.e., red maple, sugar maple or yellow birch. We then performed a sensitivity analysis on the parameters determining the growth, dispersal, and mortality of temperate tree species to determine which of these processes was critical to their expansion. All three temperate tree species were able to colonize the boreal stands with higher performance in younger stands, and greater colonization skills for yellow birch. At the 2100 horizon, the impact of the climate scenarios on the final basal area of temperate tree species was minor. Processes mostly driven by competition and species auto-ecology, including dispersion, mortality, and juvenile growth parameters, were the most important for the colonization capacity. Our results suggest that the expansion of temperate tree species from already established northern marginal populations would be minimally affected by climate change, and that forest management could have a more significant impact by rejuvenating boreal mixedwood landscapes. Les espèces d'arbres feuillus tempérés pourraient tirer parti du changement climatique pour migrer vers le nord, en suivant leurs niches optimales de croissance et de survie. D'autres facteurs que le climat pourraient contraindre ou faciliter leur établissement au nord de leur aire actuelle, tels que les interactions de compétition, leur capacité à se disperser et l'aménagement forestier. Les objectifs de cette étude étaient de modéliser la capacité des espèces d'arbres tempérés à coloniser les peuplements mixtes boréaux de l'est du Canada à partir de quelques espèces d'arbres tempérés, en tenant compte des effets du changement climatique, des interactions compétitives et des stades de succession des peuplements hôtes. Nous avons utilisé le modèle forestier basé sur les individus SORTIE-ND avec la croissance adulte forcée par quatre scénarios de changement climatique. Pour imiter la colonisation naturelle des espèces tempérés à partir de populations marginales établies éventuellement par migration longue distance, nous avons remplacé une placette au centre des peuplements simulés par des espèces d'arbres tempérés, c'est-à-dire l’érable rouge, l’érable à sucre ou le bouleau jaune. Nous avons ensuite effectué une analyse de sensibilité sur les paramètres déterminant la croissance, la dispersion et la mortalité des espèces tempérés pour déterminer quels processus étaient critiques pour leur expansion. Les trois espèces d'arbres tempérés ont pu coloniser les peuplements boréaux avec une meilleure performance dans les peuplements plus jeunes, et une meilleure capacité de colonisation pour le bouleau jaune. À l'horizon 2100, l'impact des scénarios climatiques sur la surface terrière finale des espèces d'arbres tempérés était mineur. Les processus principalement dirigés par la compétition et l'auto-écologie des espèces, y compris la dispersion, la mortalité et les paramètres de croissance juvénile, étaient les plus importants pour leur capacité de colonisation. Nos résultats suggèrent que l'expansion des espèces d'arbres tempérés à partir de populations marginales nordiques déjà établies serait peu affectée par le changement climatique, et que l'aménagement forestier pourrait avoir un impact plus significatif en rajeunissant les paysages mixtes boréaux.