Background: Pine flatwoods of the southeastern United States were shaped by frequent fires. Land managers use prescribed fires to control fuels but also to restore historical fire dynamics. Broad outcomes of this practice are well-understood, but impacts on many organisms are still being explored. Frogs, for example, have upland and wetland requirements, limited mobility, and skin susceptible to desiccation. Treefrogs spend most of their lives in uplands away from water. When fire approaches, animals may escape to an unburned area, shelter in place, or be killed by the fire. We examined which of these mechanisms is the prevailing short-term response for a specialist treefrog in a pyrogenic flatwood system.
Results: We assessed the short-term impacts of prescribed fire on the dynamics of an upland flatwood specialist, the pinewoods treefrog Dryophytes femoralis, using a replicated before-after-control-impact field experiment. We set pipes as treefrog refugia at 3 m, 6 m, 9 m, and 9+ m in 12 pine trees spread evenly across two treatments: reference trees in units burned in 2020 and trees in units with 2021 prescribed fire. Prescribed fires occurred on 16 April and 21 July 2021. Every 2 weeks between 5 March and 5 September, we checked pipes for frogs and assigned them unique color marks. We observed 78 individuals with 199 additional recaptures. We modeled abundance (as raw counts), survival, and vertical movement using mark-recapture methods, multi-state, and mixed linear models with a Bayesian framework. Survival and recapture were comparable among prescribed fire treatments, but abundances and movement probability varied. Frogs in trees in areas burned during the study were more likely to stay in place and less likely to descend to lower heights. We observed more frogs in trees after a 2021 fire compared to reference trees.
Conclusions: The prevailing mechanism for resiliency to fire for pinewoods treefrogs was migration up large pines, then likely recolonization to lower vegetation layers when plants regreen post-fire. This substantiates conclusions from other works that the integrity of mature pines is key to sustaining native biodiversity. Future work and management should consider the three-dimensional structure of habitat when developing burn prescriptions and study designs.
Antecedentes: Las planicies de pinos del sudeste de los EEUU fueron modeladas por fuegos frecuentes. Allí, los manejadores de tierras usan las quemas prescriptas para controlar los combustibles vegetales, pero también para restaurar la dinámica de los incendios causados por rayos. Los resultados a gran escala están bien comprendidos, aunque los impactos sobre muchos organismos son todavía objeto de estudio. Las ranas, por ejemplo, tienen requerimientos particulares tanto en humedales como en tierras altas, dada su limitada movilidad y su piel sensible a la desecación. Las ranas que habitan en árboles (treefrogs) pasan la mayoría de sus vidas en tierras altas alejadas del agua. Cuando un incendio se aproxima, los animales pueden escapar hacia un área no quemada, guarecerse del fuego mediante una cobertura protectora, o ser muertas por el fuego. Examinamos cuál de esos mecanismos es la respuesta dinámica más prevalente en el corto plazo para la persistencia de una rana de árbol especialista en ese ecosistema pirogénico de planicies de pinos.
Resultados: Determinamos los impactos a corto plazo de una quema prescripta en la dinámica de un especialista de esas planicies, la rana de los pinos Dryophytes femoralis, usando un experimento de campo replicado de antes-después- y control de impacto. Usamos tubos como refugios de ranas a 3, 6, 9, y más de 9 metros en 12 pinos distribuidos uniformemente entre dos tratamientos: árboles de referencia en unidades quemadas en 2020 y árboles en unidades quemadas en 2021 mediante quemas prescriptas. Las quemas prescriptas fueron realizadas en 16 de abril y 21 de julio de 2021. Cada dos semanas entre el 5 de marzo y el 5 de setiembre, revisamos los tubos con ranas y le asignamos marcas de color únicas. Observamos 78 individuos con 199 recapturas adicionales. Modelamos la abundancia (como conteos crudos), supervivencia y movimientos verticales usando el método de marcas de recaptura, estados múltiples y modelos lineales mixtos dentro de un marco Bayesiano. La supervivencia y recaptura fueron comparables entre los tratamientos de quemas prescriptas, aunque la abundancia y la probabilidad del movimiento variaron. Las ranas en los árboles en las áreas quemadas durante el estudio fue más probable que se quedaran en su lugar a que descendieran a lugares más bajos. Observamos más ranas en árboles luego de la quema del 2021 comparadas con las que estaban en árboles de referencia.
Conclusiones: El mecanismo prevalente para la resiliencia al fuego para las ranas de árboles fue la migración hacia pinos más grandes, y luego recolonizar lugares más bajos cuando las planteas reverdecen en el post-fuego. Estas conclusiones se consustancian con otros trabajos en que la integridad de los pinos maduros es clave para sostener la biodiversidad nativa. Trabajos de investigación futuros y prácticas de manejo deberían considerar la estructura tridimensional del hábitat cuando se desarrollen prescripciones de quema y diseños de estudio.
Keywords: Amphibians; Bayesian; Canopy; Dryophytes femoralis; Fire effects; Florida; Mark-recapture; Pine flatwoods; Pinewoods treefrog; Single rope technique.
© The Author(s) 2022.