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14 décembre 2014
Morgane Urli
Université de Sherbrooke

Avec le présent réchauffement, les espèces forestières n’arrivent pas à suivre. Leurs vitesses de migration restent bien inférieures au déplacement de leur enveloppe bioclimatique, c’est-à-dire à l’aire géographique au sein de laquelle les habitats leur sont favorables en termes de climat.

[Ce texte est parmi les cinq lauréats du Concours de vulgarisation de la recherche de l'Acfas, parrainé par le Secrétariat à la politique linguistique du Québec].

Les chercheurs en écologie n’ont encore jamais croisé de Hents, ces arbres humanoïdes arpentant la forêt, tout droit sortis de l’imagination de Tolkien. Pourtant, il est maintenant bien connu que les arbres se déplacent... ils « marchent » vers les pôles et les plus hautes altitudes en réponse au réchauffement climatique.

Bien sûr, ce ne sont pas les individus qui migrent mais l’espèce et ce grâce à la dispersion des graines. Et les aires de répartition des arbres ont toujours évolué, avec les changements climatiques passés et aujourd’hui en réponse au changement actuel.

Les arbres constituent les espèces clés structurant les forêts, et ces dernières jouent un rôle capital dans la régulation de nombreux cycles notamment celui de l’eau et du carbone. Elles renferment une biodiversité impressionnante et procurent des ressources forestières, alimentaires, pharmaceutiques... C’est pourquoi, il est primordial de comprendre les mécanismes contrôlant les limites d’aire de répartition des arbres afin de prédire leur déplacement futur.

Les arbres ne migrent pas assez vite…

Avec le présent réchauffement, les espèces forestières n’arrivent pas à suivre. Leurs vitesses de migration restent bien inférieures au déplacement de leur enveloppe bioclimatique, c’est-à-dire à l’aire géographique au sein de laquelle les habitats leur sont favorables en termes de climat. Pourquoi existe-t-il un tel décalage temporel? Cette question fait l’objet de nombreuses études à travers le monde et est essentielle à l’amélioration des modèles visant à prédire leur aire de répartition future. Les chercheurs du laboratoire de Mark Vellend dont, Carissa Brown et moi-même, étudient notamment cette question et plus particulièrement les facteurs qui contrôlent la distribution altitudinale de l’érable à sucre, espèce économiquement et écologiquement très importante au Canada.

Promenons-nous en forêt?

Imaginez-vous, en forêt, sur un sentier qui monte en pente douce. Au-dessus de vos têtes, vous observez une canopée d’érables à sucre parsemée de quelques bouleaux jaunes et de hêtres à grandes feuilles. Vous poursuivez, le sentier se fait un peu plus raide et des individus de sapin baumier et d’épinette blanche apparaissent entre les érables. Vous enjambez de plus en plus de fougères absentes au début de votre promenade. Encore un petit effort. Le sentier est maintenant très abrupt et l’atmosphère en sous-bois a complètement changé : plus d’érables ni de bouleaux, que des sapins et de l’épinette. Sans vous en rendre compte, vous avez traversé l’écotone entre les forêts de feuillus tempérées et les forêts de conifères boréales. Vous avez également observé le cœur, puis la limite de la distribution de l’érable avant de vous retrouver complétement en dehors de son aire dans la forêt boréale le long de ce gradient altitudinal.

C’est pourquoi, cette forêt située au sud du Québec dans le Parc du Mont-Mégantic, constitue un terrain de jeu parfait pour nos recherches. Les gradients altitudinaux constituent des modèles d’études privilégiés pour nous, qui nous intéressons aux déplacements des aires de répartition des arbres. En effet, plusieurs centaines de kilomètres séparent généralement le cœur de l’aire de répartition des arbres de leur limite ce qui rend ardu et coûteux les travaux sur des gradients latitudinaux. Sachant qu’une augmentation de 1°C correspond à 145 km en latitude mais à 167 m en altitude, ces centaines de kilomètres se transforment en centaines de mètres le long d’un gradient altitudinal. Ainsi, en 20 minutes de marche, vous passez du cœur de la distribution de l’érable à sucre à sa limite altitudinale supérieure.

Des érables sous expérience

Mais l’érable à sucre ne s’implante-t-il pas au-dessus de sa limite altitudinale alors que cette zone devient progressivement favorable en terme de climat? Pour répondre à cette question, Carissa Brown réalise une expérimentation de transplantation consistant à planter des graines au cœur (au sein de la forêt tempérée), à la limite (à l’écotone) et au-delà (au sein de la forêt boréale) de la distribution de l’érable (soit trois zones). Dans chaque zone, les graines ont été plantées dans du sol provenant soit du cœur, de la limite ou d’au-delà la distribution de l’érable.

Le résultat marquant de cette expérimentation est que, quelle que soit la zone de plantation des graines, l’émergence et la survie des semis est toujours plus faible pour les graines ayant été plantées sur du sol provenant d’au-delà la distribution de l’érable. Une deuxième expérience a consisté à planter de nouveau les graines au niveau des trois zones, mais en les protégeant ou non des prédateurs à l’aide d’une cage. Elle a permis de mettre en évidence une prédation plus élevée, par des campagnols, des graines plantées au-delà de la distribution de l’érable.

«Nos expérimentations ont permis de conclure que la limite altitudinale supérieure de la distribution de l’érable à sucre est limitée par des facteurs non climatiques, comme le sol et la prédation par un rongeur».

Ces expérimentations ont permis de conclure que la limite altitudinale supérieure de la distribution de l’érable à sucre est limitée par des facteurs non climatiques, comme le sol et la prédation par un rongeur. Il ne faut pas, en effet, oublier que même si les graines sont présentes dans un milieu favorable en terme de climat, elles doivent encore y trouver d’autres ressources comme les nutriments pour germer, survivre et aboutir à un arbre adulte capable de se reproduire à son tour. Or ce milieu ne sera pas exempt d’autres espèces qui pourront éventuellement être en compétition pour les mêmes ressources ou même constituer un prédateur de cette espèce comme c’est le cas ici du campagnol pour l’érable. Ainsi, ces résultats laissent supposer que même si le climat se réchauffe, la limite supérieure de la distribution de l’érable à sucre ne sera pas modifiée…

Hypothèse pour une autre recherche

Cependant, une autre observation est à prendre en compte avant de tirer cette conclusion : l’abondance plus élevée de semis au niveau de la limite qu’au cœur de sa distribution causée par une différence de mortalité des semis entre les deux zones. Il est probable que dans quelques décennies, l’abondance des arbres adultes d’érable sera plus élevée qu’actuellement dans cette zone « limite ». La pluie de graines au-delà de la distribution sera donc plus conséquente. Mais sera-t-elle suffisante pour que certaines arrivent à survivre sur ce sol pauvre, ne soient pas mangées par les campagnols et permettent l’établissement de populations viables d’érables à de plus hautes altitudes?

Il s’agit maintenant de déterminer les causes de cette différence de mortalité des semis entre le cœur et la limite de la distribution de l’érable afin de prévoir sa dynamique future dans cette forêt. Un nouveau défi est lancé pour notre équipe. Défi que je tente de relever en testant présentement sur le terrain plusieurs hypothèses comme des différences de sécheresses ou de prédation par des insectes entre le cœur et la limite de distribution de l’érable.

Auteur(e)

  • Morgane Urli
    Université de Sherbrooke

    Chercheure en écologie fonctionnelle des plantes, Morgane Urli s’intéresse plus particulièrement à l’impact des changements globaux sur la distribution des arbres et le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Après avoir étudié la distribution et les mécanismes de résistance à la sécheresse de différentes espèces de chênes lors de son doctorat en France, elle poursuit en post-doctorat à l’Université de Sherbrooke, dans le laboratoire du Pr Vellend, l’étude des facteurs environnementaux (herbivorie, sécheresse, lumière entre autres) qui déterminent la limite altitudinale supérieure de l’érable à sucre. La lauréate s’attache à aborder ses thématiques de recherche par des approches variées. Ainsi, elle travaille à l’interface de différentes disciplines en écologie : la biogéographie, l’écologie fonctionnelle et des communautés et l’écophysiologie notamment. Aujourd’hui, elle aspire à développer toujours plus le caractère multidisciplinaire de ses recherche en s’ouvrant en sciences sociales pour amener des solutions à ces questions qui sont non seulement d’ordre écologique mais aussi juridique, économique et éthique. C’est pourquoi, elle considère que la vulgarisation fait partie intégrante de son travail de chercheur.

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