Les projets 2014-2018

Conseil Scientifique 2014

Le Conseil Scientifique de 2013 a élaboré le texte de l’appel à propositions de recherche selon les orientations données par le comité d’orientation. Il a évalué la qualité scientifique des 29 projets soumis. Un nouveau conseil scientifique sera chargé de suivre l’évolution des cinq projets retenus par le Comité d’orientation pour la tranche 2014-2018. Il rassemble les scientifiques suivants :

Présidente : Meriem FOURNIER (AgroParisTech)

  • Marieke BLONDET (AGROPARISTECH)
  • Thomas CORDONNIER (IRSTEA)
  • Daniel EPRON (UNIV. NANCY)
  • Serge GARCIA (INRA)
  • Christian GAUBERVILLE (CNPF-IDF)
  • Frédéric GOSSELIN (IRSTEA)
  • Hervé JACTEL (INRA)
  • François LEFEVRE (INRA)
  • Roselyne LUMARET (CNRS)
  • Xavier MORIN (CNRS)
  • Marie-Dominique RIBEREAU-GAYON (CNRS)
  • Thierry TATONI (UNIV. AIX-MARSEILLE)

Texte de l’appel à propositions de recherche 2013

 [Télécharger la version complète de l’Appel 2013]

Le texte présente :
  o le contexte de l’appel avec une définition des mots clés,
  o les axes de recherche et thématiques associées,
  o l’organisation, les modes d’action du programme, les modalités de soumissions et d’évaluation des propositions.

L’appel à propositions est clos depuis le 23 février 2014.

Les questions scientifiques qui sous-tendent le programme pour les cinq années à venir sont centrées sur les interactions, à l’échelle écosystémique, entre biodiversité et gestion forestière dans un contexte de changement climatique compte tenu, d’une part sur le plan écologique, de la structure, de la composition, de la dynamique et du fonctionnement des écosystèmes et, d’autre part sur le plan humain, de l’interprétation des informations par l’ensemble des acteurs et de la chaîne menant de l’information à la décision d’agir ou de ne pas agir.

Les thématiques privilégiées en 2013 sont :

  • le devenir et le rôle de la biodiversité dans la réponse des écosystèmes forestiers au changement climatique pour favoriser l’émergence de gestions forestières innovantes ;
  • les effets réciproques des mesures de gestion forestière envisagées pour faire face au changement climatique ou pour la conservation de la biodiversité ;
  • les savoirs, informations, représentations et stratégie de gestion des forêts ;
  • le rôle des politiques publiques, de la gouvernance et de la coordination.

Liste des projets

AMII – Articuler motivations, incitations et institutions pour mieux mobiliser les propriétaires forestiers privés en faveur de la protection de la biodiversité

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Coordinateur : Francis de Morogues (FCBA Grenoble).

Partenaires :
LEF (AgroParisTech-Engref, INRA),
GATE (CNRS),
FCBA,
PNR Ballon des Vosges.

Mots clés :
Motivations, incitations, institutions, propriétaires privés, Natura 2000, politique publique, forêt, biodiversité.

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Notre projet questionne les modalités d’incitations des politiques publiques relatives à la protection de la biodiversité adressées aux propriétaires forestiers privés. En effet, nous constatons un succès très relatif des contrats forestiers signés en zone Natura 2000 notamment. Pour l’expliquer, nous formulons l’hypothèse que le caractère uniquement monétaire des incitations des contrats Natura 2000 peut créer un « effet d’éviction » auprès de la majorité des propriétaires forestiers, c’est-à-dire réduire leurs comportements de gestion aux origines pro-sociales (altruisme, image de soi,…). Ainsi, en se référant à la littérature économique sur les comportements pro-sociaux, nous considérons que l’incitation à la protection de la biodiversité en forêt peut aussi reposer sur des motivations non monétaires.
Au-delà de Natura 2000, cette question d’efficacité des incitations, comprise ici comme le nombre de propriétaires engagés dans la protection, se pose aussi pour la mise œuvre de politiques spécifiques à d’autres échelles. C’est le cas au sein du Parc Naturel Régional des Ballons des Vosges, notre site d’étude, qui envisage la promotion de mesures sylvo-environnementales en direction de la biodiversité ordinaire. On peut aussi penser à la mise en œuvre des trames vertes, aux schémas régionaux de cohérence écologique, etc. Aussi, notre objectif scientifique est double :
– vérifier notre hypothèse en mesurant l’effet d’éviction associé au contrat monétaire et les différentes motivations des propriétaires forestiers privés (monétaires, sociales, éthiques) ;
– montrer qu’introduire des modalités de contrat relatives à des motivations non monétaires et qu’adapter la qualité de l’institution signataire (aujourd’hui le Préfet ou son représentant en Natura 2000) permettent de disposer de mécanismes d’incitations plus efficaces auprès des propriétaires forestiers privés.
Notre projet de 24 mois est interdisciplinaire, associant des économistes et une socio-anthropologue. Les méthodes sont quantitatives en économie (enquête téléphonique et Internet, économétrie, « Choice Experiment ») mais aussi complémentaires et en dialogue avec l’approche ethnographique. Sur le plan des politiques publiques, les recommandations potentielles de cette recherche appelleront à considérer un ensemble plus large de couples incitations / institutions porteuses pour atteindre une efficacité plus grande en termes d’adhésion et de permanence. Ces prescriptions porteront notamment sur l’introduction d’incitations non monétaires et sur les conditions d’un recours à des institutions décentralisées privées ou publiques.

BioPICC – Biodiversité et productivité des forêts : effets des interactions biotiques sous contrainte climatique

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Coordinateur : Bastien CASTAGNEYROL (INRA Univ Bordeaux).

Partenaires :
CRPF Aquitaine,
BIOGECO (INRA, Univ. Bordeaux),
INRA UE Forêt Pierroton,
EEF (INRA, Univ. Lorraine),
CEFE (CNRS) Montpellier.

Mots clés
Biodiversité, écophysiologie, forêt mélangée, herbivores, prédation, productivité, résistance par associations, sous bois, stress hydrique.

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L’état sanitaire des forêts est menacé de manière directe par le changement climatique, notamment par la récurrence et l’intensité croissante des épisodes de sécheresse estivale, et de manière indirecte par ses conséquences sur la pullulation de ravageurs. La diversité des arbres est susceptible de tempérer ces risques. En effet, les forêts mélangées sont de plus en plus reconnues comme étant plus productives, plus résistantes et plus résilientes vis-à-vis des perturbations biotiques et abiotiques que les forêts monospécifiques. Pourtant, une question reste à explorer : comment le changement climatique va-t-il influencer le sens et la magnitude des effets de la diversité des arbres sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers, tant en termes de productivité que de résistance ? Si les effets directs du stress hydrique sur la performance des arbres sont assez bien connus, les effets interactifs de la sécheresse et des dégâts causés par les herbivores restent en effet à explorer. Dans ce contexte, le projet proposé vise à répondre aux questions suivantes : 1) Quel est l’effet de la diversité des arbres sur leur croissance et sur la productivité des peuplements forestiers mélangés ? 2) La diversité spécifique des arbres constitue-t-elle une assurance de stabilité pour le fonctionnement des écosystèmes forestiers vis-à-vis des épisodes de sécheresse ? 3) Quel est l’effet de la diversité des arbres sur la résistance des peuplements forestiers aux insectes herbivores ? 4) Dans quelle mesure le sens et la magnitude des effets de la diversité des arbres sur la productivité des peuplements forestiers et leur résistance aux herbivores sont-ils modifiés sous contrainte hydrique ? 5) Quels sont les mélanges d’essences conférant la meilleure productivité et la meilleure résistance des peuplements forestiers ?
De manière à produire des résultats génériques applicables à différents types forestiers, un accent particulier sera mis dans ce projet sur les mécanismes sous-tendant les effets interactifs de la diversité des arbres et du stress hydrique sur les interactions biotiques et les relations biodiversité-productivité et biodiversité-résistance (herbivores, sécheresse). L’accomplissement de cet objectif sera permis par une démarche complètement expérimentale construite autour du dispositif ORPHEE dont la mise en place (2007-2008) a été financée par le GIP ECOFOR. Ce dispositif – ORPHEE – est intégré au réseau international de sites expérimentaux, TREEDIVNET manipulant la diversité des arbres en forêt (www.treedivnet.ugent.be). Installé au sud de Bordeaux, il s’étend sur 12 hectares. Ce dispositif se caractérise par 8 répétitions de 31 parcelles forestières dont la composition correspond à chacun des mélanges de une à cinq espèces natives des Landes de Gascogne (Pinus pinaster, Betula pendula, Quercus robur, Q. ilex, Q. pyrenaica). Les modèles climatiques locaux prévoient une augmentation de la fréquence et de l’intensité des sécheresses estivales pour les forêts atlantiques. Dès 2014, l’irrigation de la moitié du dispositif permettra de lever la contrainte hydrique estivale de manière à tester selon un plan complètement factoriel les effets de la diversité des arbres et du stress hydrique sur le fonctionnement des parcelles expérimentales. La croissance des arbres et la productivité des parcelles expérimentales sous contrainte hydrique intègrent la complexité des interactions biotiques directes et indirectes impliquant les arbres, la végétation herbacée, les herbivores et leurs ennemis naturels. De manière à isoler ces différentes interactions, le projet est composé de cinq tâches dont la synthèse permettra d’explorer les synergies et antagonismes d’effets de ces différentes interactions biotiques sur la performance (croissance) des arbres. La première tâche est centrée sur les interactions arbres-herbivores. Elle vise à évaluer la plasticité des traits foliaires des arbres en réponse à l’identité de leurs voisins et au stress hydrique (i.e. traits de réponse) et à relier la variabilité des traits à l’herbivorie et aux performances des herbivores (i.e. traits d’effets). La seconde tâche consistera en l’étude de l’effet du stress hydrique et de la composition des peuplements forestiers sur l’efficacité du contrôle biologique des herbivores par leurs ennemis naturels. La troisième tâche relève de l’écophysiologie. A partir de l’utilisation de marqueurs isotopiques, elle a deux objectifs : (i) la caractérisation de l’efficience d’utilisation de l’eau des différentes essences le long du gradient de diversité, en interaction avec le stress hydrique, et (ii) l’évaluation de l’effet de la compétition pour l’eau et la lumière entre différentes essences sur leur profondeur d’enracinement. La quatrième tâche vise à caractériser la réponse des communautés végétales au gradient de diversité dans la canopée, en interaction avec le stress hydrique.
Les effets des interactions entre les arbres et leurs environnements biotique et abiotique sont étudiés séparément dans les tâches 1 à 4. De manière à intégrer l’ensemble de ces interactions, la dernière tâche consistera en l’évaluation de l’effet du stress hydrique et de la diversité des arbres sur la performance globale des parcelles, à travers l’estimation de la production de biomasse. Elle se basera sur des mesures dendrométriques et des relations d’allométrie. L’herbivorie étant renseignée à l’échelle de l’arbre, elle sera utilisée comme co-variable dans la modélisation de la croissance des différentes essences, en monocultures et en mélanges. La modélisation ainsi basée sur les données de terrain permettra d’évaluer l’intérêt des mélanges d’essences en termes de productivité des peuplements forestiers.
Ce projet fournira des éléments de compréhension de l’effet de la diversité des arbres sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers sous contrainte hydrique à deux niveaux : au niveau de la parcelle, par une description des patrons de réponse de la végétation du sous bois, de la productivité totale, de l’herbivorie et de la prédation, et à l’échelle de l’arbre individuel (physiologie, croissance, herbivorie). L’originalité de ce projet réside dans son caractère intégrateur des interactions complexes entre différents niveaux trophiques, et entre le compartiment biotique et abiotique. Par l’accent mis sur les mécanismes, il fournira des résultats génériques permettant leur transposition à d’autres modèles que ceux étudiés, en faisant ainsi un outil éclairant sur le choix des essences à associer préférentiellement (hypothèse d’assurance et de tradeoffs) pour favoriser la productivité et la résistance des forêts dans un contexte de changement climatique. Ainsi, une sixième tâche, pilotée par le CRPF, aura pour objectif l’évaluation de l’intérêt sylvicole des mélanges d’essences en forêt de plantation, ainsi que le transfert et la valorisation des résultats du projet auprès des propriétaires forestiers et des professionnels de la filière bois en Aquitaine. Elle aboutira à la rédaction d’un rapport technique diffusant les résultats de la recherche.

DISTIMACC – Diversité, stabilité et fonctionnement des écosystèmes forestiers : quelle ingénierie et quels mélanges pour l’adaptation au changement climatique, de la Provence aux Alpes du Nord ?

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Coordinateur : Xavier Morin (CNRS Montpellier).

Partenaires :
CEFE (CNRS) Montpellier,
IRSTEA Grenoble,
ONF R&D Paca et Rhône-Alpes,
AMAP (INRA, CIRAD) Montpellier.

Mots clés :
Résilience, régénération, productivité, décomposition des litières, variabilité individuelle, traits fonctionnels, mélanges, sylviculture, adaptation, modélisation mécaniste, gradient climatique.

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Les changements globaux affectent les processus écosystémiques des forêts et les services qui en découlent, en modifiant les conditions environnementales. Ils influencent également indirectement les écosystèmes forestiers en modifiant la composition des communautés. Or, de tels changements de biodiversité sont susceptibles d’affecter le fonctionnement des écosystèmes, puisque les processus écosystémiques – comme la productivité, la décomposition et le recyclage des nutriments – sont particulièrement sensibles à la diversité en espèces. Le rôle de la diversité sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers a en effet été démontré de diverses façons, aussi bien expérimentalement que via des observations in situ. Mais s’il existe de nombreux travaux sur la relation entre diversité et le niveau moyen atteint par un processus donné (productivité ou décomposition par exemple), peu d’études ont cherché à estimer l’effet de la diversité sur la stabilité de ces processus écosystémiques. Cette stabilité concerne la capacité d’un écosystème forestier à maintenir sa structure et ses propriétés après une perturbation ou un stress (stabilité par résistance), et aussi sa vitesse de récupération (stabilité par résilience). Ce manque de connaissances sur la stabilité des écosystèmes est particulièrement criant pour les écosystèmes forestiers ; et les inconnues sont encore plus grandes si l’on considère l’interaction entre effet de la diversité et effets du changement climatique. Pourtant, dans ce contexte de changement climatique, mieux connaître la résistance des peuplements et leur résilience semble primordial, que l’on se place du point de vue de la conservation de diversité à l’échelle locale ; ou du point de vue du gestionnaire, pour qui la préservation de services écosystémiques (e.g. production) au cours du temps est aussi importante que la recherche d’un gain de productivité ponctuel. Sous cet angle appliqué, un point clé est l’identification de mélanges qu’il serait intéressant de maintenir ou même de favoriser pour l’adaptation des forêts au changement climatique.
Partant de ces constats, ce projet vise (i) à apporter de nouvelles connaissances sur l’effet de la diversité ligneuse (arbustes inclus) sur la stabilité des écosystèmes forestiers, et ce sous différentes conditions climatiques ; (ii) à identifier les types de mélanges qu’il serait intéressant de maintenir ou de favoriser pour l’adaptation des forêts au changement climatique dans les zones de montagne et méditerranéenne ; et (iii) à développer un savoir-faire en ingénierie forestière sur les conditions techniques de maintien ou de promotion de ces mélanges. Ce projet se focalisera sur la région méditerrano-alpine, région où se trouvent de nombreux types forestiers identifiés comme sensibles au changement climatique. Un tel projet améliorera nos connaissances fondamentales sur la stabilité des forêts face aux facteurs climatiques et sa dépendance vis-à-vis de la diversité. Il renseignera également sur les essences et mélanges d’intérêts, ainsi sur que les pratiques sylvicoles les plus favorables. Le projet comportera donc des recommandations de gestion en fonction des résultats obtenus à la fois grâce aux mesures et aux simulations et également par une démarche d’ingénierie des mélanges pour définir des pistes de gestion pour l’adaptation des forêts au changement climatique.
Nous étudierons donc la réponse – à la diversité et au climat – de deux processus écosystémiques clés, la croissance des arbres et la décomposition des litières, ainsi que de la régénération, processus démographique crucial dans le contexte de changement climatique. Plus précisément, après avoir vérifié que (i) la croissance moyenne des peuplements et la décomposition des litières augmente avec la diversité (intra- et inter-spécifique) des ligneux, nous testerons (ii) si la stabilité de la productivité et de la décomposition des peuplements augmente avec la diversité (intra- et inter-spécifique) des ligneux, (iii) si l’effet du mélange est plus fort dans les conditions environnementales plus stressantes, et (iv) si la régénération est favorisée par la diversité des espèces et de la structure du peuplement notamment en conditions climatiques plus stressantes.
Pour ce faire, ce projet reposera sur trois volets complémentaires. Tout d’abord des mesures in situ en considérant des gradients climatiques (gradients latitudinaux nord-sud, gradients altitudinaux, en Provence et dans les Alpes) et différentes conditions de mélanges. Puis une approche de modélisation pour étudier la relation diversité-stabilité, grâce à un modèle de dynamique forestière. Cette approche doit permettre de confirmer les effets constatés in situ, et d’essayer de les décomposer pour en comprendre les mécanismes. Enfin, une démarche d’ingénierie forestière associant chercheurs et gestionnaires du projet qui s’appuiera sur une synthèse bibliographique sur les mélanges d’intérêt et sur la conduite de ces mélanges, ainsi que sur un travail de simulation de modalités de gestion de ces mélanges, à l’aide du modèle, selon certains scénarios d’évolution climatique.
Outre l’effet positif du mélange sur la productivité moyenne, la vitesse de décomposition et le succès de la régénération, on s’attend à ce que l’effet positif du mélange sur ces processus soit plus fort lorsque la variabilité intra-spécifique est faible. On s’attend également à ce que cette situation se rencontre plus souvent en conditions plus stressantes, avec une sécheresse estivale par exemple. Le modèle doit permettre d’explorer les mécanismes pouvant expliquer ces effets (au niveau de la productivité essentiellement), comme par exemple l’asynchronie de la réponse des espèces aux conditions environnementales. Enfin ce projet doit permettre de tester la mise au point de scénarios sylvicoles pour les différentes situations écologiques d’intérêt, en identifiant les essences impliquées et les modes de gestion utilisés.
Le projet se déroulera sur 3 ans et demi, avec notamment trois saisons de terrain. Il débutera notamment par un workshop initial qui doit permettre une réflexion en amont pour les aspects opérationnels du projet (terrain, simulations) et anticiper le transfert vers la gestion.
Ce projet bénéficiera d’interactions avec d’autres projets, qu’ils soient nationaux ou internationaux, principalement ceux qui portent sur l’importance des effets de la diversité sur les processus écosystémiques et/ou sur l’impact des changements globaux sur les patrons de diversité (à différentes échelles spatiales). En particulier, il est important de noter que le projet profitera des données acquises dans le projet BioProFor (ANR, 2012-2014) et de l’outil de modélisation initié dans le cadre du projet BACCARA (EU FP7) et amélioré via le projet EC21C (BiodiverSa, 2013-2016), ainsi que des acquis des projets portant sur les forêts mélangées (RESINE, GEFORHET, ECOGER).
Enfin ce projet se caractérise par une approche originale liant observations et modélisation, tout en proposant une interaction forte entre chercheurs et gestionnaires pour définir une démarche d’ingénierie des mélanges originale, et proposer des pistes de gestion pour l’adaptation des forêts au changement climatique.

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

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Coordinateur : Daniel Sabatier (IRD Montpellier).

Partenaires :
Partenaires : IRD Montpellier,
AMAP (INRA, CIRAD) Montpellier,
ONF Guyane,
Parc Amazonien de Guyane.

Mots clés :
Diversité, turnover, forêt tropicale, forçage, canopée très haute, forêts à lianes, outils de diagnostic, itinéraires techniques.

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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).

 

PotenChêne – Potentiel de régénération des chênaies dans le contexte du changement climatique : quel avenir pour le masting et les consommateurs de glands ?

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Coordinateur : Samuel Venner (CNRS Lyon).

Partenaires :
LEBBE (CNRS, Univ. Lyon),
ONF,
BIOGECO (INRA, Univ. Bordeaux),
Univ. Rome,
ONCFS.

Voir colloque final 2018  Voir séminaire intermédiaire 2014  Voir séminaire interne 2014

Les stratégies de régénération des forêts, en particulier des chênaies, représentent un enjeu majeur à la fois économique et écologique qui impose de se projeter sur le long terme, i.e., plusieurs siècles, en raison du cycle de vie extrêmement long des arbres. Dans ce contexte, le changement climatique suscite des inquiétudes quant à la capacité qu’auront les populations d’arbres d’intérêt majeur à s’adapter, en quelques générations, aux bouleversements climatiques annoncés. Plusieurs projets de recherche menés au cours de la dernière décennie ont tenté d’évaluer la diversité des réponses du chêne dans des conditions climatiques contrastées. Si la plupart de ces travaux concerne la phénologie foliaire, étonnamment, actuellement aucune étude équivalente n’est menée sur les stratégies de reproduction du chêne, alors qu’il s’agit là d’un élément central dans le processus de régénération des chênaies. Le projet présenté vise à apporter un éclairage nouveau sur les capacités des chênaies à faire face au changement climatique en se focalisant sur le devenir du masting du chêne (stratégie de reproduction caractérisée par des fructifications massives, intermittentes et synchronisées à l’échelle d.une population d’arbres) et sur le devenir des consommateurs de glands qui sont susceptibles de fortement impacter la démographie des chênes. Nous nous focaliserons en particulier sur des consommateurs qui donnent prise à l’action publique (3 espèces d’ongulés, 4 espèces d’insectes). Ce projet s’articule selon 4 axes.

Dans l’axe 1, nous développerons un ensemble d’approches complémentaires, qui visent à mieux comprendre les mécanismes proximaux qui sous-tendent le masting du chêne en intégrant les processus endogènes à l’arbre (lien entre son effort de floraison, de fructification et de croissance végétative courants en fonction de ses productions fruitières passées) et les conditions environnementales (disponibilité en pollen, conditions climatiques). Il s’agit là d’un pré-requis pour alimenter nos modèles prévisionnistes (Axe 3). Nos approches reposeront sur la quantification de paramètres directement liés à la reproduction des chênes sur un large réseau de sites d’observation (voir ci-après). Nous nous attendons en particulier à un impact marqué des conditions climatiques sur le succès de pollinisation, le succès de fécondation des fleurs et le processus de maturation des jeunes fruits.

Dans l’axe 2, dans la perspective d’établir des scenarii solides du devenir des chênaies, nous explorerons rigoureusement la dynamique « glandée – consommateurs de glands- régénération ». Le changement climatique pourrait en effet fortement impacter les patrons de fructification et indirectement la démographie des consommateurs de fruits, qui en retour influenceraient le recrutement et le potentiel de régénération des populations d’arbres. Dans ce projet, nous nous focaliserons sur trois espèces d’ongulés d’intérêt cynégétique (sanglier, cerf, chevreuil) et sur une communauté d’insectes parasites des glands. Nous analyserons (i) l’impact du masting sur la démographie de ces espèces et (ii) celui des consommateurs sur le potentiel de régénération des chênaies. Chez les ongulés, nous prédisons que les réponses démographiques des populations seront extrêmement fortes chez le sanglier, peu marquées ou absentes chez le chevreuil et intermédiaires chez le cerf. Nos investigations seront fondées sur les suivis intensifs à long terme de populations d’ongulés menés dans 4 sites en France et 1 site en Italie. On s’attend par ailleurs à ce que la structure et la dynamique des communautés d’insectes (ainsi que le taux d’infestation des fruits et le pouvoir germinatif des glands) soient très sensibles (i) à l’amplitude des fluctuations interannuelles des fructifications et à leur composante stochastique, (ii) au degré de synchronisation de ces fructifications entre les arbres et (iii) à la taille des fruits. Des données précises seront obtenues annuellement pendant 6 ans consécutifs sur notre réseau de 15 sites d’étude en plaine offrant des situations environnementales naturellement contrastées.

Dans l’axe 3, nous élaborerons des modèles hybrides de « masting » (mécanistique et statistique basés sur des méthodes de Monte-Carlo par chaînes de Markov) qui prendront en compte ‘.impact des conditions climatiques sur le masting (mis en évidence dans l’Axe 1) et qui devraient permettre de générer des patrons de fructification fidèles aux observations empiriques. Sur la base de ces modèles et des projections des modèles climatiques issues des travaux du GIEC (IPCC 2013), nous proposerons différents scenarii sur le devenir du masting. Nous pourrons alors évaluer l’impact du changement climatique, via les modifications induites sur le masting, sur la démographie des ongulés (modèles matriciels stochastiques de Leslie-Lewis), sur la dynamique des communautés d’insectes et sur le potentiel de régénération des chênaies (modèles « individu-centré » de la dynamique de communautés d’insectes à l’échelle d.une population d’arbres structurée spatialement). Dans l’axe 4, nous fournirons de nouvelles connaissances et outils qui pourraient contribuer à optimiser la procédure de régénération des chênaies et le contrôle des populations d’ongulés. En fonction des résultats des premiers axes, nous proposerons que les critères sur lesquels se fonde la méthode de régénération des chênaies puissent être élargis à la taille des fruits, un critère simple à évaluer et susceptible d’avoir un double effet positif sur le succès de régénération : (i) le pouvoir germinatif d’un gros fruit, même infesté, serait augmenté et (ii) l’augmentation de la taille des fruits est susceptible d’amplifier l’épuisement des ressources énergétiques de l’arbre consécutif à une reproduction, et ainsi d’accroître encore les fluctuations interannuelles de glandée et la synchronisation des productions entre arbres, renforçant alors le masting et le contrôle des populations de ravageurs.

Nous évaluerons également de nouveaux critères d’ajustement des plans de chasse basés sur une prédiction fiable du niveau de la glandée à venir. Dans ce cadre, une première étape du programme sera d’évaluer l’impact des glandées sur les dégâts agricoles et forestiers occasionnés par les ongulés. La seconde étape consistera à élaborer une méthode robuste mais légère d’estimation de la glandée à l’échelle d’une localité ou d’une unité de gestion. Cet outil sera mis en place sur notre réseau de surveillance des glandées (150 chênes répartis sur 15 sites) avant d’être exporté à l’ensemble des territoires de chasse ; ce critère pourra ainsi être pris en compte pour ajuster les plans de chasse à l’échelle des départements.

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