Qu’est-ce qui détermine le recrutement d’arbres à la limite des arbres alpins ? |
Valentin GrafCentre de recherche Senckenberg sur la biodiversité et le climat à Francfort, revient sur son article : Importance relative de la position de l’aire de répartition, de la taille des graines et de la diversité génétique pour le recrutement des arbres en bordure des aires de répartition alpines
Le changement climatique modifie rapidement les écosystèmes, poussant de nombreuses espèces à s’adapter ou à se déplacer vers des environnements plus frais. En montagne, cela signifie souvent se déplacer vers des altitudes plus élevées, mais l’espace devient limité à proximité des sommets des montagnes. Les plantes sont confrontées à un défi supplémentaire car beaucoup dépendent de leurs graines pour coloniser de nouvelles zones. La dispersion des graines comporte trois étapes : la libération de la plante mère, le déplacement dans l’environnement et l’établissement réussi en tant que plantule. Chaque étape est façonnée par des facteurs tels que les caractéristiques de la graine et de la plante mère, les processus de dispersion et les conditions environnementales locales. Comprendre comment ces facteurs interagissent est essentiel pour prédire comment les plantes réagiront au changement climatique.
Dans cette étude, nous étudions comment la variation au sein des populations de pins parasols affecte l’établissement des semis à différentes altitudes.
Déplacer des graines à travers la montagne
Pour déterminer les facteurs les plus importants de la croissance de nouveaux arbres à haute altitude, nous avons mené une vaste expérience sur le terrain dans les Alpes suisses, près de Davos. L’étude s’est déroulée dans deux vallées voisines où le pin parasol pousse naturellement à proximité de la limite supérieure de la forêt. En août 2022, nous avons collecté des pommes de pin sur 120 arbres matures situés à trois altitudes différentes représentant la limite inférieure, le centre et la limite supérieure de l’aire de répartition locale de l’espèce. Sur chaque arbre, des cônes et des aiguilles ont été collectés afin que les graines et les caractéristiques des arbres parents puissent ensuite être liées tout au long de l’expérience. Après la collecte, les cônes ont été ouverts et les graines ont été préparées pour la germination en les stockant à basse température, simulant les conditions hivernales naturelles.
Au début de l’été 2023, nous avons semé 3 600 graines dans de petits plateaux et les avons replacées dans le paysage montagneux le long d’un gradient d’altitude allant de bien en dessous jusqu’au dessus de la répartition naturelle du pin. À chaque élévation, les plateaux ont été positionnés dans divers microhabitats tels qu’un terrain découvert, près des rochers, sous des arbustes et à côté de troncs d’arbres.
Au cours des mois suivants, nous avons vérifié si les graines avaient germé et s’étaient établies sous forme de semis. En revisitant les sites un an plus tard, nous avons également pu déterminer quels plants ont survécu à leur première année dans ces environnements alpins difficiles.
Le sort de 3 600 graines
L’établissement des semis de pin parasol était fortement influencé par l’origine des graines et l’endroit où elles atterrissaient. Les graines provenant du centre de la chaîne d’altitude ont généralement donné de meilleurs résultats, s’établissant dans tous les emplacements et se comportant particulièrement bien à des altitudes plus élevées. En revanche, les graines provenant des limites supérieure et inférieure de l’aire de répartition se sont mieux établies près du centre de l’aire de répartition, ce qui suggère que les conditions de moyenne altitude offrent l’environnement le plus favorable aux jeunes semis. Les caractéristiques de reproduction étaient également importantes : les graines plus grosses et les arbres portant plus de cônes avaient un établissement plus élevé, tandis qu’une proportion élevée de graines infertiles réduisait le succès. Étonnamment, la diversité génétique des arbres mères a eu peu d’effet, ce qui indique que d’autres facteurs liés à la position dans l’aire de répartition ou à la condition maternelle jouent un rôle plus important que l’hétérozygotie globale.
Les conditions environnementales locales au moment du dépôt des graines étaient pour la plupart moins importantes, bien que les températures élevées du sol nuisent à la fois à l’établissement et à la survie. Cela suggère que le réchauffement futur pourrait limiter les déplacements vers le haut. La survie des semis après un an était globalement faible, mais ceux qui ont survécu présentaient un potentiel de recrutement au-delà de la limite forestière actuelle. Ensemble, nos résultats soulignent l’importance de prendre en compte l’origine des graines, les caractéristiques de reproduction des plantes et le stress climatique pour prédire la manière dont les arbres alpins à longue durée de vie comme le pin cembro pourraient réagir au changement climatique.