Yi Hong ZhuUniversité de Californie, Berkeley, discute de son article : Effets hérités sous un nouveau régime de perturbation émergent : un cadre basé sur la mémoire pour quantifier les réponses de la croissance des arbres
Nouveau régime de perturbation émergent
Les perturbations de gravité modérée, telles que la sécheresse, les irruptions d’agents pathogènes et les brûlages dirigés, peuvent ne pas entraîner une mortalité généralisée des arbres, mais peuvent laisser des impacts persistants sur les arbres survivants. De telles perturbations deviennent de plus en plus répandues et fréquentes avec le changement climatique, augmentant ainsi la probabilité que les forêts subissent des perturbations répétées ou aggravées au fil du temps. En tant qu’organismes à longue durée de vie, les arbres enregistrent les signaux environnementaux et de perturbations passés dans leurs trajectoires de croissance, offrant ainsi une fenêtre sur la façon dont les perturbations passées continuent de façonner la dynamique et la résilience futures des forêts.
Mémoire écologique ou effet d’héritage des perturbations ?
Tous les changements dans la croissance des arbres suite à une perturbation ne doivent pas être interprétés comme un effet hérité de la perturbation. La croissance des arbres est intrinsèquement façonnée par les conditions environnementales passées, un phénomène appelé mémoire écologique. Le terme mémoire écologique décrit l’influence de conditions antérieures (par exemple le climat) sur les réponses écologiques actuelles ou futures (par exemple la croissance des arbres). Cette fonctionnalité peut créer des modèles persistants même en l’absence d’événement perturbateur, ce qui rend l’attribution difficile à déterminer. Ainsi, les effets hérités des perturbations ne peuvent être distingués que lorsque la mémoire écologique est explicitement prise en compte. De ce point de vue, les effets hérités apparaissent lorsqu’une perturbation modifie la manière dont les conditions passées continuent d’influencer la croissance actuelle, conduisant à un écart par rapport à la trajectoire de référence basée sur la mémoire. Dans ce cadre basé sur la mémoire, la quantification des effets hérités comporte deux étapes : (1) mesurer la mémoire de base ; (2) mesurer le changement des trois composants de la mémoire dans la fenêtre héritée.
Application dans un système sujet à la sécheresse et aux incendies
Les forêts de l’ouest des États-Unis sont confrontées à des sécheresses et à des incendies plus fréquents, et ces deux phénomènes pourraient entraîner des effets hérités du passé. Nous avons appliqué le cadre ci-dessus aux données annuelles sur la croissance des arbres obtenues à partir de carottes d’arbres collectées dans deux forêts expérimentales de conifères mixtes en Californie afin de quantifier les effets hérités de la sécheresse et de l’utilisation intentionnelle des incendies. Nous nous sommes concentrés sur les six espèces dominantes coexistantes avec des stratégies d’histoire de vie contrastées, telles que déterminées par des échelles de vulnérabilité précédemment développées à l’un ou l’autre. sécheresse ou feu. Nous avons ensuite pu tester l’hypothèse selon laquelle les changements de mémoire induits par les perturbations pourraient être suivis par des différences spécifiques aux espèces dans leurs stratégies d’histoire de vie.
Nous avons constaté que les effets hérités étaient largement alignés sur les niveaux de vulnérabilité à la sécheresse et aux incendies spécifiques aux espèces. Les espèces intolérantes à la sécheresse, telles que le sapin blanc, ont montré une sensibilité climatique accrue après une sécheresse, contrairement au pin ponderosa tolérant à la sécheresse. Les espèces sensibles au feu ont montré une réduction de leur croissance après le feu, tandis que les espèces résistantes au feu (pin ponderosa et pin Jeffrey) n’ont pas montré de réponse significative. Parmi les espèces présentant des legs du feu, la durée du legs variait de plus de 2 ans (pin à sucre et cèdre à encens) à moins de 4 ans (sapin blanc et douglas). En comparant les prévisions de croissance moyenne basées sur des modèles avec et sans les effets d’héritage, nous avons constaté que l’ignorance des deux héritages entraînait une surestimation de 4,2 % de la croissance totale du sapin blanc et une sous-estimation de 0,5 % du pin ponderosa en deux décennies.
Nos résultats suggèrent que la tolérance aux perturbations confère des effets hérités plus faibles, renforçant potentiellement l’avantage concurrentiel dans des régimes de perturbations de plus en plus fréquents. La durée de l’héritage est notamment une caractéristique essentielle : à mesure que les perturbations deviennent plus fréquentes, les périodes de récupération peuvent être raccourcies, permettant ainsi aux effets hérités de s’accumuler au fil du temps. De tels impacts cumulatifs pourraient entraîner un déclin de la croissance à long terme, des changements dans la dynamique de compétition entre les espèces et, à terme, des risques de mortalité élevés dans le cadre de futurs régimes de perturbations.