Impact du changement global et climatique sur la productivité
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Impact du Observation et suivi des écosystèmes forestiers changement global et climatique sur la productivité forestière Approche par transects Michel Vennetier Avec la collaboration de Bruno Vila, Er-Yuan Liang, Frédéric Guibal Ecosystèmes Méditerranéens et Risques / IMEP MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Des changements à long terme … …qui touchent toutes les espèces, …qui concernent tout l'écosystème Effets du climat … et d'autres facteurs Et des accidents ponctuels ... MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Des limites bioclimatiques qui se déplacent … certaines espèces pourront suivre le rythme, … d'autres pas En régions méditerranéennes, mosaïque serrée stations contrastées et de stades d'évolution, favorable à la migration des espèces xéro et thermophiles, mais beaucoup d'impasses pour les espèces plus exigeantes en eau … les arbres sont des cas particuliers MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers … les arbres sont des cas particuliers - lenteur du cycle de reproduction - faible mobilité en général - grande longévité Les peuplements installés s'opposent à la migration rapide des essences. Ils doivent encaisser sur place les variations d'environnement. A l'échelle du siècle, les essences n'occuperont pas leur aire potentielle au rythme prédit du changement climatique. MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Les arbres traduisent les changements d'environnement par des variations de croissance et d'état sanitaire. L'étude de ces variations se heurte : • à la variabilité spatiale du climat, à toutes échelles • aux interactions entre pluies et température, • à la variabilité génétiques des populations, • à l'interaction forte entre climat et "fertilité", • au brouillage par les accidents ponctuels. … qui rendent difficiles les comparaisons entre sites éloignés MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Pour suivre l'impact des changements d'environnement sur la végétation et les arbres, il faut combiner : • des suivis sur des réseaux et transects à échelles régionales, nationales ou continentale, qui montrent les grandes tendances de l'évolution des écosystèmes, • des suivis beaucoup plus précis sur des transects locaux à fort gradient qui éliminent une part importante des variabilités environnementales pour comprendre finement les phénomènes en jeu et les comportements aux limites MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Exemple de réseaux et transects à échelles emboitées : • un réseau méditerranéen de placettes écologiques et dendrométriques • un transect limite pin d'Alep - pin sylvestre, • l'aire du pin d'Alep MV 02-05 Réseau de Observation et suivi des écosystèmes forestiers placettes du modèle de bilan hydrique (325 placettes) et Transect à la limite pin d'Alep pin sylvestre Relevés complémentaires de 1998 Carte des relevés (25 placettes) MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Alpes Hte Prov Alpes Maritime Bouches du Rhône Var Vaucluse 32 20 180 135 85 Provence Alpes Côte d'Azur 452 Aude Gard Hérault Pyrénées Orientales 20 21 28 4 Languedoc Roussillon Drôme 15 Rhône Alpes 15 Réseau pin d'Alep (540 placettes) 73 MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Origine de la base Typologies de stations forestières, études autécologiques, modèle de bilan hydrique Des relevés combinant : • renseignements administratifs et localisation • inventaire floristique exhaustif • dendrométrie et structure de la végétation • relevé très détaillé des variables du milieu naturel MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Avantages et faiblesse de nos BDD • Richesse et précision de l’info • Grande homogénéité des relevés : (réalisation par la même équipe, en grande partie les mêmes personnes, avec les mêmes protocoles, les mêmes objectifs sur près de 2000 placettes) • Précision de la localisation et pérennisation partielle à assurer rapidement (petit financement à trouver !!!). MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Intérêt de ces bases • Echantillonnage représentatif de la variabilité écologique, combinant climat, altitude, exposition, roche mère, type de sol, petites régions naturelles, • Bases de données à jour et enrichies régulièrement, • Déjà utilisées pour de nombreuses études et thèses, • Comparaison possible de toutes les placettes dans un référentiel homogène à l'échelle régionale en terme de bilan hydrique et de potentialités stationnelles MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Apt# Cavaillon # Le Verdon # Vinon-sur-Verdon Pertuis # La Durance Arles # Le Rhône Salon-de-Provence# Lambesc # La Touloubre L'Argens # Aix-en-Provence # Istres L'Arc # Vitrolles # Marseille Modèle de bilan hydrique et modèle de végétation à partir de notre base # L'Huveaune # Trets # Saint Maximin Aubagne Aire PS Le Gapeau Toulon # MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Suivi sur les bases régionales Permet un choix de climat, d'altitude, de bilan hydrique : • Cela représente des transects écologiques multiples, en raison du classement de toutes les placettes dans une échelle unique de bilan hydrique climatique et stationnel • Suivi combiné des changements de flore, de productivité, d’état sanitaire • Suivi de phénomènes à une échelle fine, spatialisée et extraplolable MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Deux espèces représentatives…. • Pin d'Alep pour la basse Provence Pin sylvestre pour l'arrière pays MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers 1100 m ABC Plan d'expérience …. 750 m ABC ABC Un transect entre la crête (1100 m) et le pied (350 m) de la St Baume 25 km de Marseille) ABC 350 m 400 m P. silvestris P. halepensis Cedrus atlantica P. pinaster P. pinea MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers 0.3 tr1 tr2 tr3 tr4 tr5 0.2 0.1 0 -0.1 -0.2 Progressivité de réponse du pin sylvestre aux variables climatiques en fonction de l'altitude MV 02-05 moisfroid moy9 moy8 moy7 moy6 moy5 moy4 moy3 moy2 moy1 moy10p P9 P8 P7+8 P5+6 P4 P3 P11p P10P -0.3 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Exemple du pin sylvestre : effet de seuil évolution temporelle de la productivité en f. de l'altitude 430 m 675 m 960 m 2.5 2 1.5 1 0.5 MV 02-05 2005 1995 1985 1975 1965 1955 1945 1935 1925 1915 1905 0 1895 Indices de Productivité 3 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Exemple du pin d'Alep … évolution de la productivité en fonction de l'altitude <400 m 2.5 400-600 m >600 m 2 1.5 1 0.5 MV 02-05 2005 1995 1985 1975 1965 1955 1945 1935 1925 0 PS: variation de réponse aux sécheresses en f. de l'altitude Observation et suivi des écosystèmes forestiers Basse altitude : 300-500 m 1.3 tr1p-rsel1 tr1 1.2 1.1 1 0.9 0.8 … le modèle prédit bien les accidents MV 02-05 2000 1995 1990 1985 1980 1975 1970 1965 1960 1955 1950 1945 1940 1935 0.7 PS: variation de réponse aux sécheresses en f. de l'altitude Observation et suivi des écosystèmes forestiers plus haute altitude : 800-1100 m 1.2 tr5pr tr5 1.1 1 0.9 0.8 0.7 Pin sylvestre 2003 0.6 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 … les sécheresses récentes ont des effets traumatiques non prévus par le modèle MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Sécheresses et canicules … effets du bilan hydrique • Amorti des variations climatiques par réserves du sol 14 bonne réserve en eau faible réserve en eau 12 Sécheresses grands gels 10 8 6 4 2 2002 2000 1998 1996 1994 1992 1990 1988 1986 1984 1982 1980 1978 1976 1974 0 MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Les causes de l’accélération de la croissance des arbres em l p t en s n o eu i t p s ra ls e o i é l so on d s Am de cati és s t zo que ifi a s n ts éri e ô D p sph ts é n e s D o m e e qu tm a g 2 an ati O h C C lim t c en em s is o cr c A MV 02-05 Les du ralentissement Observation et suivi descauses écosystèmes forestiers de la croissance des arbres T em Fo rte pé rat ure sé c he res se sh au tes At taq pa ues ras ite de s Po Mo llu dif tio da ica ns ns tio ag le ns res sol siv es MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Canicule de 2003 Le pin sylvestre meurt : • < 600 m même sur sols moyens (coup de chaud) • > 600 m sur mauvais sols (coup de sec) La réduction de croissance est plus forte relativement en haute altitude, comme autres sécheresses depuis 40 ans. Il y a une forte interaction entre 2003 et neige lourde de 2001. Il y a sans doute une composante génétique expliquant partiellement les phénomènes observés. MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Combinaison des observations Il y a sans doute des composantes - génétiques - et historiques expliquant en interaction les phénomènes observés MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Prédiction pour l'avenir : climat plus chaud et plus violent 15 14 temp °C 13 12 11 10 9 8 7 6 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060MV2080 02-05 2100 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Les prédiction pour l'avenir … 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 Pin d'Alep 0.6 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090 MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Les prédiction pour l'avenir … 1.2 1.1 1 0.9 0.8 Pin sylvestre 0.7 0.6 1970 2003 réel 1990 2010 2030 2050 2070 2090 MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers La productivité peut être mise en relation avec le déplacement des limites bioclimatiques grâce - au réseau bilan hydrique, - au réseau de placettes autécologiques Simulation sur les 100 prochaines années en 2 étapes de 50 ans (d'après modèle météo-France) MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Apt# Cavaillon # # Le Verdon # Pertuis Pertuis # Vinon-sur-Verdon ## La Durance Arles # # # Salon-de-Provence Salon-de-Provence## Le Rhône Lambesc Lambesc ### La La Touloubre Le Rhône L'Argens ## ## Aix-en-Provence Istres Istres L'Arc ## # Vitrolles ## Marseille ## L'Huveaune Trets Trets # Saint Maximin ## Aubagne Aubagne Le Gapeau Toulon # Modèle de végétation à partir de notre base MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Transects locaux et nationaux en Tunisie Méditerranée Tabarka Bizerte 3 sp . 3 sp Transect altitudinal Darchichou Mahdia PA+PP Transect altitudinal Légende r Sud de la Dorsale P. Alep ô tie a l e nne s r e D o nisi tu ct c Algérie Tunis nse Sakied Sidi Youssef P. Alep Transect continental En lien avec transect et réseau français, permet de couvrir toute l'aire climatique du pin d'Alep, en détaillant les comportements en limites extrêmes aîn ère Tra Ch ôti ec Arboretum de Souini 3 sp Sites de prélèvement Transect Point rouge : site prioritaire Chaîne de montagne Point bleu : site complémentaire MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Un transect se met en place en Chine sur les mêmes principes • le principe est exportable dans d'autres régions, • il est pertinent dans les zones de limites d'aires, et de limites entre espèces • il serait applicable à la limite de la forêt en montagne MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Objectifs • Pérenniser physiquement une partie du réseau de placettes et préciser leur localisation pour : * Permettre un suivi à long terme, * Mise à disposition dans projets scientifiques (7 actuellement pour ZA, incendies, GICC, IFB, thèses, ...) ==> Recherche de financements Intégration dans les grandes bases de données nationales : pérénisation et mise à disposition. MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Merci de votre attention ! MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Les casses de neige (et tempêtes) arbres sans accident arbres cassés par neige 3.6 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 Pin sylvestre 1.8 1960 1970 1980 1990 2000 MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Inventaire floristique Surface : environ 400 m_ • le critère d’homogénéité est primordial => la forme varie, la surface peut être réduite en cas d’hétéronénéité marquée. Notation en abondance dominance • notation d’une part pour chaque espèce • d’autre part par strate pour chacune des principales espèces arborées (pins, chênes, érables, phyllaires, ...) MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Structure de végétation et dendrométrie Structure de la végétation • couverture du sol en 1/10èmes par strate, pour 5 strates : 0 - 0.5 m - 3 m - 6 m - 10 m - et + Dendrométrie • age, hauteur, circonférence d’un échantillon d’arbres dominants (5 si possible) • pour certaines placettes (pin d’Alep surtout, quelques pins sylvestres), conservation de carottes de sondage au coeur (3 carottes/arbre, dont deux croisées à 1.3m et une au pied) MV 02-05 Observation et suivi des écosystèmes forestiers Description du milieu naturel • Variables géographiques Altitude, distance à la mer, masque/à la mer, ... • Variables topographiques Topo générale, topo locale, pente, expositions, ... • Géologie détaillée (11 variables) • Organisation du sol et description de la surface • Description du sol et des matériaux (fosse pédo) • Anthropisation (preuves d’activités humaines) MV 02-05 L'impact de la Écorce Observation et suivi des écosystèmes forestiers canicule 2003 2004 2003 2003 2002 2001 Pin d'Alep 2000 1999 1998 MV 02-05 Apt# Observation et suivi des écosystèmes forestiers Cavaillon Cavaillon # Cavaillon # # Le Verdon # Pertuis Pertuis # Pertuis # Vinon-sur-Verdon # Arles Arles Arles # # # Le Rhône Salon-de-Provence Salon-de-Provence # Salon-de-Provence # # La Durance La Durance La Durance Lambesc # Lambesc # Lambesc # La Touloubre La Touloubre La Touloubre Le Rhône Le Rhône L'Argens Aix-en-Provence Aix-en-Provence # Aix-en-Provence # # # # Istres # IstresIstres L'Arc L'ArcL'Arc Trets # Trets Trets # Vitrolles # Vitrolles Vitrolles # # # Saint Maximin # Marseille # Marseille Marseille # # L'Huveaune L'Huveaune L'Huveaune # # # Aubagne Aubagne Aubagne Le Gapeau Toulon # Modèle de végétation à partir de notre base MV 02-05
