Dynamique adaptative des forêts européennes en contexte de changement climatique

Adaptive dynamics of European forests under climate change

• Auteur / Autrice : Louis Devresse
• Direction : Xavier Morin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : EERGP-Biologie et Ecologie Evolutives
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEFE - Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Adaptation des forêts aux conditions abiotiques (FORECAST)

Mots clés

Mots clés libres

Ecologie des communautés

Résilience

Modélisation mécaniste

Traits fonctionnels

Changement climatique

Evolution

Community ecology

Climate change

Resilience

Functional traits

Evolution

Process-based modelling

Résumé

Les changements globaux que connaît actuellement notre planète affectent toutes les échelles écologiques, depuis les individus jusqu'aux biomes, en passant par les populations, les espèces, et les écosystèmes. Ces impacts sont particulièrement forts sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes forestiers, qui connaissent de forts taux de mortalité depuis quelques années. Or les forêts jouent un rôle-clé dans l'atténuation du changement climatique lui-même, de par leur rôle de puits de carbone. Ainsi le devenir des écosystèmes forestiers et leur fonctionnement sont au cœur des politiques publiques liés au climat, et obtenir des prédictions fiables pour les décennies à venir est un enjeu scientifique et sociétal majeur. Une incertitude majeure pour obtenir de meilleurs prédictions est liée à la dynamique adaptative des espèces forestières. En effet, la réponse des espèces d'arbres en terme évolutifs pourrait augmenter leur résistance et leur résilience aux changements en cours et à venir, ce qu'on appelle l'evolutionary rescue. Cependant, ce processus est difficile à estimer, notamment car les réponses adaptatives des espèces au changement climatique sont le plus souvent étudiées à l'échelle spécifique, alors que les interactions interspécifiques pourraient fortement impacter cette réponse adaptative. Profitant de nouveaux développements sur l'étude des dynamiques adaptatives en contexte multi-spécifique, ce projet de thèse cherchera à aborder cette question via une approche originale de modélisation. Pour ce faire nous proposons d'utiliser un modèle de dynamique forestière, considérant des facteurs abiotiques (notamment le climat) et biotiques (compétition pour la lumière et pour l'eau), qui présente l'avantage de pouvoir simuler aussi bien des peuplements monospécifiques que mélangés. Ce modèle a été récemment enrichi d'un module d'adaptation (évolution des paramètres des espèces). Ceci permettra donc, via des expériences de simulations, de tester dans quelle direction la sélection liée aux nouvelles conditions climatiques va mener les principales espèces d'arbres en Europe, et d'estimer si le processus d'evolutionary rescue est possible, et dans quelles conditions ?

Global change currently experienced by our planet affects all ecological scales, from individuals to biomes, populations, species and ecosystems. These impacts are particularly strong on biodiversity and the functioning of forest ecosystems, with notably strong mortality events in the last years. Forests play a key role in the mitigation of climate change itself, through their role as carbon sinks. Thus the future of forest ecosystems and their functioning are key for climate-related public policies, and obtaining reliable predictions for the coming decades is a major scientific and societal challenge. A major uncertainty in obtaining better predictions is related to the adaptive dynamics of forest species. Indeed, the response of tree species in terms of evolution could increase their resistance and resilience to current and future changes, which is called evolutionary rescue. However, this process is difficult to estimate, especially as the adaptive responses of species to climate change are most often studied at the specific scale, whereas interspecific interactions could strongly impact this adaptive response. Taking advantage of new developments in the study of adaptive dynamics in a multi-species context, this thesis project will seek to address this issue via an original modelling approach. To this end, we propose to use a forest dynamics model, taking into account abiotic (notably climate) and biotic factors (competition for light and water), that can simulate both monospecific and muntispecific forest stands. This model has recently been enriched with an adaptation module (evolution of species parameters). This will allow us, via simulation experiments, to test in which direction the selection linked to the new climatic conditions will lead the main tree species in Europe, and to estimate whether the evolutionary rescue process is possible, and under what conditions.