Thèse soutenue

Persistance ou adaptation de la flore forestière face aux effets conjugués du réchauffement climatique, de la fragmentation des forêts et du microclimat ?Persistence or adaptation of forest flora in the face of the intertwined effects of global warming, forest fragmentation and microclimate?

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Auteur / Autrice : Jeremy Borderieux
Direction : Jean-Claude GégoutJosep M Serra-Diaz
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmes
Date : Soutenance le 14/12/2023
Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SILVA - SILVA / SILVA
Jury : Président / Présidente : Anne Gégout-Petit
Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Decocq, Georges Kunstler, Sandrine Pavoine, Sandra Luque, Laurent Bergès
Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Decocq, Georges Kunstler

Résumé

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Une contradiction réside dans nos prédictions de l'évolution des communautés forestières végétales face au réchauffement climatique du 21ème siècle. D'un côté, les espèces de climats chauds pourraient coloniser les communautés en remplaçant des espèces de climats froids, un processus appelé thermophilisation. De l'autre, la fragmentation des forêts et la protection qu'offrent les microclimats créés par la canopée et la topographie sont supposés empêcher ce changement. Cette thèse vise à quantifier les processus (extinction vs colonisation) à l'origine des tendances récentes de thermophilisation des communautés (2005 - 2022) et à identifier des facteurs biophysiques qui peuvent expliquer la persistance locale de communautés.Nous avons d'abord utilisé les placettes de l'Inventaire forestier national (IFN) français (2005-2022) pour créer des paires de placettes équilibrées dans le temps. Nous avons utilisé les 14,167 paires créées pour étudier les tendances de thermophilisation et d'homogénéisation (augmentation de la similarité entre les communautés) des communautés végétales. Nous avons constaté une thermophilisation des communautés forestières françaises, expliquée uniquement par la perte d'espèces de climats froids. Nous n'avons pas détecté d'homogénéisation car les extinctions d'espèces de climats froids se sont produites indépendamment de leur rareté. Ces résultats questionnent l'idée que la thermophilisation est une adaptation des communautés, mais plutôt une altération. Cela illustre la nécessité d'identifier des refuges locaux pour les espèces de climats froids.Pour tester si un couvert forestier important peut abriter des communautés adaptées au froid, nous avons utilisé les placettes IFN pour coupler des parcelles avec différents taux de couvert forestier. Les 2,012 paires ainsi créées ont permis de comparer l'affinité climatique des communautés dans des paysages forestiers et moins forestiers. Nous avons montré que les paysages forestiers abritaient des communautés plus adaptées aux climats froids. Ce ‘refroidissement' s'explique principalement par des différences de conditions pédologiques, mais nous avons également observé un effet purement lié au paysage qui suggère un refroidissement microclimatique du couvert forestier.Enfin, nous avons effectué des mesures de la température du sous-bois dans une vallée des Vosges afin de séparer l'effet de la canopée de celui de la topographie sur le microclimat et les communautés. Nous avons montré que la topographie l'emportait sur la canopée pour expliquer le microclimat et la composition des communautés. De plus, les communautés étaient plus riches et comportaient plus d'espèces de climats froids sur les pentes orientées vers le nord et dans les fonds de vallée ombragés que dans le reste de la zone.Nos résultats confirment le déclin de la diversité prédit et le manque d'adaptation des communautés. Cette thermophilisation due à l'extinction est toutefois à nuancer par deux sources importantes de persistance des espèces : la couverture forestière et la topographie. Tirer parti du refroidissement offert par ces deux facteurs sera essentiel pour la conservation et la compréhension des communautés végétales.