Doctorante CEFE/CNRS Campus du CNRS 1919, route de Mende 34293 Montpellier 5

Sujet de thèse :

Changement climatique et herbivorie : influence sur la régénération et le potentiel d’avenir des forêts mélangées

Encadrement :

Encadrement :

Sonia Saïd, ONCFS, unité Ongulés (Birieux), HDR : directrice.

Vincent Boulanger, ONF, RDI équilibre forêt - gibier (Fontainebleau) : co-encadrant.

Xavier Morin, CNRS UMR 5175 CEFE, département Ecologie Fonctionnelle, CR1 : co-encadrant

Financement : Ingénieure des Ponts, des Eaux et des Forêts en formation doctorale (MAAF)

Résumé :

La forêt fournit de nombreux services écosystémiques tels qu’économiques, environnementaux (biodiversité, amélioration de la qualité de l’air), ou encore sociétaux (lieu de promenade, de délassement). Cet écosystème aux enjeux multiples fait aujourd’hui face à d’importants changements globaux, comme le changement climatique, et celui de l’augmentation drastique des populations d’ongulés dans l’hémisphère Nord au cours du XXème siècle. Les forêts mélangées sont envisagées une manière de s’adapter à ces changements.

La réalité du changement climatique ne fait en effet aujourd’hui plus aucun doute. Ses effets attendus sont entre autres une augmentation des températures (en moyenne entre +0.7 °C et +1°C au cours des 30 dernières années en France), une plus grande différenciation des saisons, un changement du régime des précipitations et une augmentation de la fréquence des événements extrêmes. De nombreux exemples d’impacts ont été documentés, notamment sur la croissance, la phénologie et la répartition géographique des essences forestières, certaines étant affectées plus que d’autres selon leur autécologie.

Par ailleurs, les effectifs d’ongulés se sont considérablement accrus dans l’hémisphère Nord ces dernières décennies, du fait de mesures environnementales, de la quasi-disparition des grands prédateurs et de la diminution du nombre de chasseurs. Par leur abroutissement, les ongulés constituent eux aussi une forte pression sur les essences forestières, là encore sur certaines plus que d’autres selon leurs préférences alimentaires.

Ainsi ces deux changements globaux constituent-ils deux pressions de sélection sur les forêts mélangées, en mesure de modifier leur composition à long terme. Ma thèse porte plus particulièrement sur le mélange sapin – hêtre – épicéa, caractéristique de la moyenne montagne, et sur le cerf et le chevreuil, les deux espèces d’ongulés les plus présentes en France. Les objectifs de cette thèse sont les suivants :

• Evaluer l’effet de l’abroutissement par les grands ongulés (cerf, chevreuil) sur la régénération de sapins et d’épicéas en mélange ;
• Evaluer l’effet du climat sur la régénération de sapins et hêtres en mélange (en cours);
• Etudier les effets conjoints de l’abroutissement par les grands ongulés et du climat sur la croissance de semis d’essences forestières une année donnée ;
• Explorer à plus fine échelle ces effets conjoints, au niveau de traits foliaires (SLA, N/P, Phénols, élasticité, résistance) ;
• Simuler une possible évolution à long-terme (échéance 2100) de ce mélange, en fonction de plusieurs scenarii climatiques et de pression d’abroutissement (à venir) ;
• Tester l’effet de plusieurs types d’interventions sylvicoles sur ces différents scenarii, et d’en identifier certaines qui assurerait une productivité satisfaisante de ces mélanges (à venir).

Ce projet vise donc à accroître notre connaissance de la réaction du mélange sapin – hêtre – épicéa à ces pressions de sélection, ainsi que notre compréhension des interactions entre ces divers phénomènes ; il a également pour but de déboucher sur des propositions éclairées et concrètes de gestion de la régénération de ce mélange, qui prenne en compte toutes ces variables, et assure une forêt stable et pérenne.

Publication :

Bernard, M., Boulanger, V., Dupouey, J.-L., Laurent, L., Montpied, P., Morin, X., Picard, J. F., & Saïd, S. (2017). Deer browsing promotes Norway spruce at the expense of silver fir in the forest regeneration phase. Forest Ecology and Management, 400, 269–277.

Forests provide numerous ecosystem services such as economic, environmental and societal ones. Enhancing the proportion of mixed forests is considered a way of adapting to global changes like climate change and the dramatic increase of wild ungulate populations in the northern hemisphere during the XX^th century.

The reality of climate change is now well established. An increase in temperatures (on average between +0.7 °C and +1°C in France during the last 30 years), more contrasted seasons, a change in precipitation regimes and an increase in the frequency of extreme events are expected. Some tree species are more affected than others, according to their autecology, which make climate change a selective pressure.

Besides, ungulate populations dramatically increased in the northern hemisphere for the last decades, due to environmental measures, the extirpation of large predators and a reduction in the number of hunters. By their differential browsing, ungulates also represent a selective pressure on forests, some tree species being more palatable to them than others.

Thus, those two global changes constitute selective pressures. My PhD focuses on silver fir (Abies alba Mill.) – Norway spruce (Picea abies (L.) Karst) – common beech (Fagus sylvatica L.) mixed forests, characteristic of medium temperate forests, and on red (Cervus elaphus L.) and roe (Capreolus capreolus L.) deer, the two ungulate species most present in France. It aims at:

• Assessing large ungulates browsing effect on silver fir – Norway spruce mixed forests regeneration;
• Assessing climate and stand type effects on silver fir – common beech mixed forests regeneration (work in progress);
• Studying the combined effects of large ungulates browsing and climate on silver fir, Norway spruce and common beech seedlings growth;
• Examining at a finer scale those combined effects, at foliar functional traits level (SLA, N/P, total phenols, elasticity, mechanical resistance);
• Simulating possible long-term trends (until 2100) of such mixed forests, according to contrasted climatic and browsing scenarii (coming in spring 2018);
• Testing several silvicultural intervention effects on those scenarii. Identifying some that would insure a satisfactory production of those mixed forests.

The purpose of this project is thus to improve our knowledge on the response of silver fir – Norway spruce – common beech mixed forests to those selective pressures, and on the interactions between those phenomena. It also aims at proposing reasoned and concrete management measures for this mixed forests regeneration, insuring a stable and sustainable forest.

Publication:

Bernard, M., Boulanger, V., Dupouey, J.-L., Laurent, L., Montpied, P., Morin, X., Picard, J. F., & Saïd, S. (2017). Deer browsing promotes Norway spruce at the expense of silver fir in the forest regeneration phase. Forest Ecology and Management, 400, 269–277.