Thème 1 | Résilience et Vulnérabilité des Forêts

Les forêts sont de plus en plus exposées à de nombreuses perturbations (sécheresse, incendies, épidémies d'insectes ravageurs et de pathogènes, chablis, etc.) Chaque espèce d'arbre a développé des stratégies en réponse à ces facteurs de stress. Cependant, si les perturbations sont trop fréquentes et/ou trop intenses, les arbres risquent de ne pas pouvoir y faire face, ce qui rend les écosystèmes forestiers plus vulnérables.

La vulnérabilité des forêts peut être évaluée à l'aide de trois composantes distinctes : l'exposition, la sensibilité et la capacité d'adaptation. L'exposition est définie comme le degré de changement environnemental qu'une espèce subira, en termes de caractère, d'ampleur et de rapidité. La sensibilité fait référence au degré auquel une espèce peut être affectée par ces changements. Enfin, la capacité d'adaptation est la capacité d'une espèce à tolérer ou à faire face aux changements environnementaux.

The aim of theme 1 is to assess Canadian forests vulnerability to the main global change stressors. This will be done by building species-specific sensitivity indices based on functional traits; these indices are a cornerstone to the assessment of Canadian forests’ vulnerability.

Les forêts sont de plus en plus exposées à de nombreuses perturbations (sécheresse, incendies, épidémies d'insectes ravageurs et de pathogènes, chablis, etc.) Chaque espèce d'arbre a développé des stratégies en réponse à ces facteurs de stress. Cependant, si les perturbations sont trop fréquentes et/ou trop intenses, les arbres risquent de ne pas pouvoir y faire face, ce qui rend les écosystèmes forestiers plus vulnérables.

La vulnérabilité des forêts peut être évaluée à l'aide de trois composantes distinctes : l'exposition, la sensibilité et la capacité d'adaptation. L'exposition est définie comme le degré de changement environnemental qu'une espèce subira, en termes de caractère, d'ampleur et de rapidité. La sensibilité fait référence au degré auquel une espèce peut être affectée par ces changements. Enfin, la capacité d'adaptation est la capacité d'une espèce à tolérer ou à faire face aux changements environnementaux.

Pensez au corps humain et aux coups de soleil. La peau peut être sensible, due to intrinsic features such as skin carnation: a pale skin will be more sensitive than a darker skin. If you are sensitive but don’t go in the sun or don’t get out too long (if you don’t exposez yourself), you won’t get burn, so you will not be vulnérable. Mais si vous vous exposez au soleil, votre corps peut avoir la capacité de s'adapter en produisant de la mélanine, ce qui pourrait à son tour vous protéger des rayons du soleil et réduire votre vulnérabilité à de futurs coups de soleil. 

Lorsqu'elles sont confrontées à un facteur de stress (sécheresse, incendie ou modification des conditions de croissance), les espèces peuvent soit tolérer ses effets, soit éviter les dommages induits par le facteur de stress, soit se rétablir après les impacts. Les différentes stratégies des arbres pour faire face aux perturbations dépendent de certaines caractéristiques intrinsèques appelées traits fonctionnels. Les traits fonctionnels sont des attributs morphologiques, physiologiques et phénologiques qui déterminent la réponse d'un organisme à un facteur de stress. Par exemple, certaines espèces ont une racine principale profonde qui leur permet d'accéder à l'eau du sol à une plus grande profondeur. Elles évitent ainsi d'être stressées par un manque d'eau.

To sum up, functional traits will influence whether species’ exhibit tolerance or sensitivity when faced with a stressor. The problem is that, for most of the species, the values of functional traits are still poorly known. Determining which functional traits are the main drivers of species sensitivity to different disturbances and measuring them, will improve our understanding of species vulnerability.

DIVERSE cherche à améliorer nos connaissances sur les différentes composantes de la vulnérabilité des forêts aux changement globaux. Cela nous aidera à mieux comprendre la résilience des forêts, une propriété des écosystèmes forestiers qui leur permet de conserver leurs principales fonctions (telles que la régulation du cycle de l'eau, l'accueil de la biodiversité, le stockage du carbone) pendant ou après des perturbations.

Connaître la sensibilité des espèces d'arbres aux facteurs de stress des changements globaux nécessite de nombreuses données sur leurs traits fonctionnels. Or, les données de traits fonctionnels pour les espèces d'arbres d'Amérique du Nord sont insuffisantes : certains traits ne sont disponibles que pour quelques espèces commerciales et/ou les mesures n'ont été effectuées que dans certaines régions bien étudiées.

Pour commencer, nous devons ainsi collecter des données sur les traits fonctionnels des espèces d'arbres, de manière à inclure la variabilité qui existe dans ces mesures. En effet, une espèce donnée ne présente pas une valeur de trait fonctionnel unique, mais plutôt une gamme de valeurs qui dépendent de sa génétique et de ses conditions de croissance. De nombreuses espèces d'arbres canadiens ayant une distribution sous-continentale étendue qui couvre de grands gradients environnementaux, leurs trais fonctionnels présentent alors une grande variation à l'intérieur d'une même espèce. Il est important de tenir compte de cette variation lors de l'évaluation de la sensibilité des arbres et la capacité adaptative des espèces aux variations environnementales; deux composantes de la vulnérabilité. Par exemple, la surface et l'épaisseur des feuilles, deux caractéristiques qui influencent la réponse des espèces à la sécheresse, changeront en fonction des températures moyennes. Cette variation intraspécifique est rarement prise en compte dans les modèles, ce qui réduit notre capacité à évaluer avec précision la vulnérabilité des forêts aux changements globaux.  

Mesurer les traits fonctionnels des espèces d'arbres à travers leur distribution représente un travail énorme, au-delà de la capacité d'un seul laboratoire. C'est pourquoi nous organisons une campagne de terrain collaborative pendant l'été 2024, à travers le Canada et certaines régions des États-Unis d'Amérique. La campagne FunTree seeks to coordinate the efforts of research teams to investigate the intraspecific variability of key traits related to tree vulnerability to global change. The campaign will focus on filling knowledge gaps on tree species sensitivity to drought, by considering two components of drought response: drought induced mortality of mature trees and regeneration failure.

FunTree relies on the expertise of several researchers for methodological design and for data analysis; and on the collaboration of fifty teams across Canada and North Esat US for field sampling. The data collected on the field will be first used into fundamental ecophysiology projects which aim at better understand the link between key hydraulic and anatomical wood traits. It will then be used to fill knowledge gap on trees sensitivity. A ready-to-use dataset will be developed for integration in models, subsequently improving models’ predictions. Ultimately, the collected data will be integrated into international traits databases to foster and support future larger scale projects.

Des indices de sensibilité par espèce aux principaux facteurs de stress des changements globaux seront développés grace à la base de données relatives aux traits fonctionnels. Ces indices s'articuleront autour des principaux mécanismes par lesquels les arbres font face à chaque facteur de stress. Par exemple, la sensibilité à la sécheresse englobe la capacité des espèces à faire face à la sécheresse en l'évitant, en y résistant et en s'en remettant. Les arbres peuvent alors éviter la sécheresse en restant hydratés, soit en maintenant l'accès à l'eau (par exemple, grâce à des racines profondes), soit en limitant la perte d'eau (par exemple, grâce à un contrôle rapide des stomates). D'autres espèces d'arbres présentent une résistance à la sécheresse, généralement grâce à la résistance du xylème à l'embolie. Enfin, les arbres peuvent se remettre de la sécheresse au niveau individuel, grâce à la récupération du xylème, ou au niveau de leur population, grâce à une forte propagation végétative.

Ces indices seront intégrés dans une évaluation régionale de la vulnérabilité au changement climatique, ce qui est nécessaire à l'élaboration de stratégies d'adaptation appropriées pour une gestion durable des forêts. En effet, les tendances dans la réponse des arbres que l'on observe à l'échelle mondiale (des forêts boréales aux forêts tropicales et aux savanes sèches) ne sont pas forcément les mêmes que celles que l'on observe à des échelles plus petites (forêts boréales et tempérées uniquement). Il est donc important d'étudier ces réponses à l'échelle régionale, l'échelle à laquelle la gestion forestière se fait.

Pour ces tâches, le thème 1 collaborera avec Audrey Maheu, Morgane Urli, Julie Messier, Olivier Villemaire-Côté, Anne Ola et Alison Munson.