Changements globaux et dynamiques des peuplements fragmentés des écosystèmes boréaux : projet BOREALP

Les gaz à effet de serre sont responsables de l’augmentation des températures de surface, ce qui affectera les patrons d’évapotranspiration menant à un accroissement des conditions de sécheresse et de stress hydrique. Ces changements climatiques influenceront la physiologie et la phénologie des plantes ainsi que le régime des perturbations naturelles telles que les épidémies d’insectes et les feux. Si la composition des massifs forestiers doit changer, deux trajectoires écologiques sont possibles : conservation in situ, c’est-à-dire le remplacement des espèces dominantes par les sous-dominantes, ou la migration. Les populations marginales, se trouvant à la limite de leurs aires de répartition ou sous forme d’agrégats fragmentaires, joueraient un rôle prédominant dans les processus écologiques qui rythmeront le comportement des espèces en réponses aux changements climatiques. Cependant, la quantification de l’impact des processus de fragmentation et la capacité des espèces et des populations à répondre efficacement au réchauffement planétaire sont encore mal documentées.

• Améliorer la compréhension de l'influence relative du climat et des perturbations sur la dynamique des peuplements fragmentés à la limite de leur répartition;

• Caractériser leur réponse écologique et génétique face aux changements climatiques en cours.

• Caractérisation de l’impact des variations du climat et des perturbations sur les mécanismes de contraction / expansion des populations d’arbres à différentes échelles d’espace et de temps.

• Évaluation du potentiel des populations isolées à échapper aux perturbations par le feu, à envahir et coloniser de nouveaux sites mis en évidence par les perturbations, et à se maintenir à l’échelle du paysage sous forme de métapopulation.

Ce projet a permis de conclure que les populations marginales de plusieurs espèces, dont l'érable à sucre et le cèdre blanc, ne montrent pas de réduction dans le potentiel de croissance, de régénération et de baisse de diversité génétique le long du gradient latitudinal sud-nord. Les relations climat-croissance étaient essentiellement modulées par des variables environnementales, en premier lieu le volume des précipitations, mais également par des variables relatives aux sols et par la morphologie des arbres. La réponse des populations marginales au réchauffement futur sera fortement tributaire de la saisonnalité et du volume des précipitations (Figure 1).

Par ailleurs, le synchronisme de croissance entre les arbres était à la fois influencé par la diversité génétique intra-populationnelle (Figures 2) et par le volume des précipitations. La reconstitution de l'historique des feux et de la dynamique de la végétation après feu en forêt boréale mixte ont mis en évidence l’existence de deux types d'îlots résiduels en forêt boréale mixte au cours de l'Holocène : les refuges et les îlots résiduels transitoires. Les refuges sont moins susceptibles au feu comparativement aux îlots transitoires qui ont échappé uniquement au dernier feu, probablement de façon fortuite. Les refuges se mettent en place au sein de faibles dépressions humides qui favorisent l'accumulation de la matière organique. Une synthèse des travaux issus des analyses des charbons de bois indique deux histoires holocènes des feux (depuis 7000 ans) significativement différentes entre la forêt boréale coniférienne (pessière à mousses) et la forêt boréale mixte (sapinière à bouleau blanc). La mise en place de conditions globalement plus humides et plus froides (Néoglaciaire) à partir de 3000 avant nos jours a eu pour conséquence une réduction de la longueur de la saison de feu surtout dans sa partie terminale (estivale), qui s'est soldée par une diminution de la fréquence des feux dans la zone coniférienne. Dans la zone mixte, la fréquence des feux est restée inchangée depuis 7000 ans. 

Figure 1 : Variations de basses fréquences de la croissance radiale des peuplements de Thuya occidentalis selon le gradient de latitude. Les résultats montrent que malgré le réchauffement récent les arbres situés en zone marginale montrent une baisse de croissance possiblement due à des conditions plus sèches.

Figure 2 : Structure génétique des populations de Thuya occidentalis identifiée par STRUCTURE avec k = 3 (Orange : MZ1, MZ2, MZ3, MZ4, et DZ6 ; jaune : MZ5, MZ6, MZ7, MZ8, MZ9, DZ1, DZ2, DZ3, DZ4, DZ5, CZ5, CZ6, CZ7, ET CZ8; bleu : CZ1, CZ2, CZ3, CZ4, ET DZ7).

• Fonds de développement académique du réseau (FODAR)

• Hydro-Québec

• Laboratoire international associé sur les forêts montagnardes et boréales (CNRS)

• Ministère de l'Économie, de l'Innovation et des Exportations (MEIE)

• Tembec

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