GRAAL Mesure du potentiel d’adaptation des arbres forestiers au changement climatique : approches in situ et ex situ sur gradients altitudinaux à l’aide de dispositifs de transplantation croisée

Les changements climatiques en cours se manifestent par une élévation rapide de la température moyenne et une modification des rythmes des précipitations, mais aussi par l’augmentation de la fréquence d’événements extrêmes. Un exemple récent et révélateur de ces changements est la canicule et la sécheresse de 2003, à la suite de laquelle de nombreux dépérissements sont apparus dans certaines forêts, suscitant des inquiétudes. Des études démontrent que si certains arbres ont souffert, d’autres ont subi la canicule sans dommage apparent. Sommes-nous témoins d’un processus de sélection naturelle, d’un ajustement plastique, de début d’extinction ?
Les arbres forestiers possèdent une certaine capacité d’adaptation qui leur a permis dans le passé de coloniser des milieux aux climats très différents ; au sein d’une même espèce, les arbres se répartissent parfois le long de gradients environnementaux marqués. Le cas le plus spectaculaire est celui de certaines espèces de montagne qui se distribuent sur des gradients altitudinaux correspondant à des variations de température supérieures à celles prédites pour le changement climatique à l’échelle du siècle. Ce sont des modèles uniques pour étudier l’adaptation des arbres au changement climatique.
L’objectif de ce projet est d’utiliser des gradients altitudinaux pour étudier chez deux espèces d’arbres forestiers représentatives des zones de montagne, le mélèze et le sapin pectiné, les potentiels de réponse génétique (modification de la fréquence des gènes d’une génération à l’autre) et plastique (modification du phénotype à génotype constant) au changement climatique. Des caractères permettant une approche rétrospective de la réaction phénotypique de l’individu à l’environnement seront utilisés, en même temps que des caractères à forte valeur adaptative comme la phénologie. Pour cela, des combinaisons d’approches phénotypiques et génotypiques seront employées, directement le long de gradients altitudinaux et indirectement sur des dispositifs de transplantations croisées de génotypes issus de différents niveaux altitudinaux.
Les résultats permettront de déterminer quelles sont les espèces et les niveaux altitudinaux pour lesquels on peut craindre des impacts négatifs du changement climatique. Ils permettront également de déterminer s’il existe au sein des espèces un potentiel d’adaptation au changement climatique et si ce potentiel est plutôt plastique (donc susceptible de se manifester à court terme) ou plutôt génétique (à plus long terme). L’ONF, organisme responsable de la gestion des forêts étudiées, est impliqué dans le projet et nous aidera à formuler à partir de nos résultats des propositions directement utilisables par les gestionnaires.
Pour pouvoir observer des tendances significatives, nous avons choisi d’associer plusieurs modèles et plusieurs approches et de donner aux dispositifs les dimensions nécessaires à une puissance statistique qui permettra d’apprécier les impacts et de distinguer les différentes variables responsables des effets observés. Un effort particulier sera consacré à la description de la variation le long des gradients : environnementale (principalement climatique), phénotypique et génétique, et à la prise en compte d’interactions entre arbres et insectes avec deux modèles, le mélèze alpin et la tordeuse du mélèze et, pour les deux espèces mélèze et sapin, les insectes des cônes.