DYNFORDIV – Forçages environnementaux et anthropiques du turnover forestier, conséquences sur la diversité des communautés d’arbres en forêt tropicale

Résumé du projet

Ce projet s’intéresse aux relations entre diversité/composition floristique des communautés d’arbres et turnover du couvert forestier en forêt tropicale. Depuis la proposition par Phillips & Gentry (1994) d’une accélération généralisée du turnover forestier différentes sources de forçage ont été identifiées (fertilisation, climat) auxquelles s’ajoute une pression anthropique croissante. Cette transformation des forêts tropicales s’accompagnerait notamment d’un accroissement très significatif de la proportion de lianes au détriment de la fraction arborescente. Il est cependant impossible de vérifier expérimentalement les conséquences à long terme de cette accélération sur le devenir des espèces composant ces communautés forestières et leur modélisation complexe est sujette à controverse. Nous proposons d’utiliser une situation remarquable, non encore étudiée, d’opposition entre versants au vent et sous le vent des reliefs de Guyane, comme un modèle naturel de l’impact du forçage du turnover forestier sur la diversité des communautés d’arbres. Les informations dont nous disposons font état de l’existence de forêts à canopée très haute sous le vent des reliefs (comparables aux situations remarquables décrites pour les forêts du sud-est asiatique) et d’une mosaïque de forêts hautes et de forêts à lianes du côté au vent. Cette opposition s’étend au-delà des seuls versants. Notre projet prévu sur 3 ans s’appuiera sur 4 sites principaux, non exploités et présentant ce fort contraste : deux en zone Sud (PAG) et deux en zone Nord (ONF). Nous y effectuerons des levés LiDAR et des relevés de terrain permettant de caractériser les relations dynamique-structure-diversité et de les comparer avec d’autres sites déjà étudiés, certains en exploitation forestière ou simulation d’exploitation, d’autres demeurés en forêts naturelles.
La composition floristique des communautés d’arbres (quatre compagnes lors des saisons sèches) sera abordée par deux méthodes compatibles avec celles des projets connexes conduits par les équipes du labex CEBA : l’une « botanique » sera mise en œuvre par des relevés quantitatifs de type segments de point-quadrat échantillonnant 120 arbres de dbh ≥ 10 cm (déjà mise en œuvre dans plusieurs sites) répétés dans chacun des paysages forestiers ; l’autre, « inventaires forestiers », issue d’un projet récent mené par l’ONF et ses partenaires scientifiques (UMRs AMAP et ECOFOG), consiste en des relevés linéaires (20m x 3 km) des arbres de dbh ≥ 17,5 cm, une caractérisation environnementale (pédologique) et une mesure des hauteurs d’arbres dominants.
La mesure, sur de larges superficies (2 000 à 4 000 ha par site) des statures et structures (au sens de Bongers 2001) ainsi que, via une approche diachronique (t1 déjà acquis ou à acquérir grâce à une télédétection LiDAR aéroportée, dont nous maîtrisons bien les aspects techniques. Cette technique, qui permet une cartographie détaillée de la canopée, du volume de végétation et de la topographie, est actuellement mis en œuvre en Guyane par l’ONF pour le suivi des secteurs en exploitation. Une approche comparative entre secteurs soumis ou non à exploitation est envisagée. Le changement d’échelle sera abordé à l’aide d’une approche télédétection optique qui visera à améliorer la détection des types forestiers et donc leur cartographie ainsi que la détection des indices de perturbation (trouées). Sur ces deux thématiques, les résultats obtenus par l’équipe proposante et utilisés par les gestionnaires méritent d’être approfondis. Une thèse est dédiée à cette approche. Le présent projet vise donc à fournir aux gestionnaires d’espaces forestiers des éléments et outils de diagnostic et d’interprétation en termes de trajectoire dynamique et de susceptibilité aux forçages anthropiques et climatiques des couverts forestiers, afin d’améliorer les itinéraires techniques de gestion. Il se focalise sur les espaces forestiers à canopée haute et très haute, en les comparant entre eux ainsi qu’aux forêts adjacentes, plus basses ou plus ouvertes, avec une double ambition : 1) mieux comprendre les interrelations entre stature, structure, dynamique et composition/diversité des communautés d’arbres ; 2) fournir des clefs de lecture et d’interprétation de ces paramètres afin d’améliorer les outils de diagnostic et de suivi des forêts de Guyane. Plus précisément, il s’agit de :

1. Finaliser une carte de types forestiers par combinaison de télédétection optique et LiDAR :

• améliorer la typologie et la cartographie par télédétection optique (imagerie à moyenne résolution (10 – 30 m), approche multi-temporelle et modélisation du signal (DART), avec appuis de levés LiDAR et de relevés de terrain) des forêts hautes et très hautes de Guyane ;
• fournir aux gestionnaires une carte des types forestiers qui complètera l’approche environnementale déjà mise en œuvre (carte des paysages géomorphologiques).

2. Déterminer à l’aide d’inventaires botaniques quantitatifs et de relevés forestiers, la part de diversité (α et β) de la composante arborescente de la biocénose associée aux variations de stature et structure dans ces paysages forestiers :

• analyser conjointement les inventaires botaniques et forestiers en relation avec les cartes de structures élaborées aux échelles locales et régionale.

3. Inférer un modèle de relation entre dynamique, stature-structure et diversité ; étudier ses conséquences en termes de gestion forestière :

• améliorer la télédétection à large échelle des processus dynamiques par une approche multi-temporelle ; mesurer, à l’aide de levés LiDAR, sur une période de deux années minimum (dix années pour deux des sites d’étude) les processus dynamiques (accrescence, ouverture) en relation avec la stature et structure du couvert en tenant compte de l’exposition au vent ou sous le vent des reliefs ;
• mesurer, à l’aide de levés LiDAR diachroniques, le niveau de contagion dans le temps des ouvertures de canopée en fonction de la stature et structure initiale du couvert ; inférer un indicateur de susceptibilité (processus auto-entretenu par exemple) aux forçages entraînant une ouverture des canopées ;
• comparer les modifications de structure consécutives aux exploitations avec les dynamiques naturelles étudiées ; fournir des prospectives quant aux conséquences en terme de susceptibilité de communautés d’arbres aux forçages anthropiques et climatiques.

4. Contribuer à la mise en place d’un dispositif de suivi à long terme de l’impact des changements climatiques sur la forêt non soumise aux impacts anthropiques (PAG) :

• mise en place d’une stratégie pour le suivi du couvert forestier à différentes échelles par télédétection optique, LiDAR et parcelles permanentes.

Ces objectifs s’inscrivent dans la démarche adoptée par le labex CEBA (Centre d’étude de la biodiversité amazonienne) et sont en adéquation avec plusieurs aspects importants des politiques publiques nationales et régionales qui visent d’une part au renforcement de la connaissance des territoires forestiers, des systèmes écologiques qu’ils renferment, de leurs composantes biotiques et d’autre part, à une amélioration des mesures de gestion, conservative ou non, et du suivi (proposition de mesure d’adaptation au changement climatique dans le cadre des exploitations, participation à l’atténuation, maintien de la résilience des peuplements exploités).