La dendrochronologie pour comprendre la place et rôle des perturbations dans le fonctionnement des communautés

Dans le contexte actuel où il est couramment admis que le caractère dynamique et hétérogène des systèmes est sous-tendu par les perturbations, il apparaît indispensable de comprendre la place et le rôle des perturbations dans le fonctionnement des communautés qu’elles soient d’origine biotique, climatique ou anthropique.

Par la dimension temporelle qu’elle maîtrise à l’année près et les possibilités de quantifier divers événements, la dendrochronologie constitue un outil incontournable de l’écologie. Celui-ci, bien que peu utilisé, s’avère très prometteur pour comprendre les mécanismes fonctionnels et replacer les systèmes dans les cadres spatio-temporels des processus dynamiques.

Basée sur l’étude des cernes de croissance formés par les ligneux, la dendroécologie identifie des séquences spécifiques qu’elle s’attache ensuite à corréler à des événements particuliers (événements-perturbations). Une fois les facteurs externes responsables de ces événements particuliers identifiés et corrélés aux signaux enregistrés dans les séries de cernes, la dendroécologie explore les interactions actuelles et passées et les quantifie. Il devient alors possible de reconstituer l’histoire du biotope tout en appréciant l’amplitude des événements-perturbations. La dendrochronologie permet alors de comprendre les mécanismes fonctionnels et de replacer les événements-perturbations dans les processus dynamiques.

SCHEMA DENDRO

Mon sujet de thèse de doctorat et ma participation à divers programmes inscrivent cette compétence de l’approche dendroécologique dans l’étude du rôle et de la place des événements-perturbations dans le fonctionnement des communautés.

 

Perturbations d’origine biotique

L’étude de ce type de perturbation a été abordée dans le cadre de ma thèse (1998-2002) au sein d’un projet pluridisciplinaire (Forest ecology, forest renewal and introduced species in Haida Gwaii) du Groupe de recherche sur les Espèces Introduites (http://www.rgisbc.com) dont le but est de préciser les conséquences de l’introduction, à la fin du 19^e et au début du 20^e siècle, de plusieurs espèces, dont celle du cerf à queue noire (Odocoileus hemionus sitkensis Merriam).

Mon travail de thèse a porté sur l’identification, la quantification et la reconstitution historique d’une perturbation d’origine biotique, la phytophagie, induite par un grand mammifère introduit dans un écosystème insulaire, celui de l’archipel de Haida Gwaii (Colombie Britannique, Canada).

Photo 1 : Sous-bois très dense de salal (Gaultheria shallon Pursh) d’une île dépourvue de cerfs.

L’objectif était de déterminer les mécanismes fondamentaux régissant les relations ligneux-phytophages et d’utiliser la perturbation constituée dans ce milieu par la phytophagie pour comprendre sa place et son rôle dans les mécanismes fonctionnels.

Photo 2 : Le cerf à queue noire (Odocoileus hemionus sitkensis Merriam).

En utilisant une approche dendrochronologique qui m’a permis d’élargir la fenêtre temporelle d’étude bien au-delà des observations effectuées dans l’actuel, il a été possible d’avoir une meilleure compréhension du rôle de la phytophagie sur la dynamique et donc le fonctionnement des communautés.

Photo 3 : Exclos situé au sud de l’archipel montrant la destruction complète de la strate arbustive et des régénérations de la strate arborescente sous la pression d’abroutissement exercée par le cerf.

En associant à l’approche dendrochronologique une analyse des modifications architecturales induites par la pression du phytophage et, en collaboration, une analyse de la teneur en composés chimiques indicatrice des choix effectués par le phytophage, j’ai mis en évidence le blocage de la régénération de la strate arbustive et le ralentissement de la régénération de la strate arborescente modulée par la présence de défenses physiques ou par la composition chimique conduisant à une sélection des individus. D’autre part, j’ai pu, en développant une méthodologie propre, estimer les pertes de croissance et préciser pour chaque espèce le retard induit par la pression du phytophage sur la régénération.

Photo 4 : Jeunes arbres en régénération fortement broutés adoptant un port caractéristique, compact et ramifié sous la ligne d’abroutissement et normal au-dessus.

Photo 5 : Destruction du sous-bois d’arbustes progressivement remplacé par un tapis de mousses.

Ces résultats mettent en évidence des changements disproportionnés entre les espèces qui se traduisent à long terme par un changement de dynamique forestière qui se traduit par un changement de la composition de la forêt. En développant et combinant plusieurs analyses de la strate arbustive, j’ai également pu aborder une approche historique de la perturbation. Celle-ci a montré que, si le cerf a rapidement colonisé tout l’archipel étudié, des hétérogénéités spatiales et temporelles apparaissent en liaison avec des facteurs de nature géographique, anthropique et climatique.

Photo 6 : Frottis exercé par le cerf sur un thuya (Thuya plicata D. Donn. Ex Lamb).

Photo 7 : Blessure induite par le frottis chez le saule (Salix sp) montrant des décolorations du bois et le phénomène de compartimentalisation qui vise à contenir la propagation des agents pathogènes.

Enfin, la dendroécologie a permis d’établir un cadre temporel des perturbations qui a rendu possible l’interprétation des études comparatives menées sur la faune et la flore. Outre l’intérêt de cette approche pour comprendre le fonctionnement des interactions au sein des écosystèmes, une telle approche offre de réelles opportunités pour la gestion des milieux.