Voir la forêt pour les arbres : la diversité des espèces est directement corrélée à la productivité dans les forêts de l’est des États-Unis

Il y a juste un problème. Il existe plusieurs façons de mesurer la diversité, et chacune révèle une vision légèrement différente, et parfois contradictoire, de la façon dont la vie interagit dans une forêt ou un autre écosystème.

Dans une nouvelle étude publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesles chercheurs ont analysé 20 ans de données, qui montrent que la mesure la plus simple de la diversité – à savoir additionner toutes les espèces d’une zone donnée – est la meilleure façon de mesurer la productivité d’une forêt.

« Il n’y a pas beaucoup d’études qui examinent les différences entre les mesures de diversité », a déclaré l’auteur principal Yunpeng Liu, associé postdoctoral au Musée d’histoire naturelle de Floride. Ceux qui l’ont fait, a déclaré Liu, utilisaient généralement des données provenant de petites parcelles forestières géographiquement isolées.

Liu est spécialisé dans la productivité forestière, et lorsqu’il a appris que le Service forestier américain conservait des données sur les arbres datant de plusieurs décennies, il a su exactement ce qu’il voulait en faire.

Liu et ses collègues ont comparé la manière dont trois mesures de la biodiversité sont liées à la productivité, ou au degré de croissance, dans les forêts de l’est des États-Unis. Pour ce faire, ils ont analysé près de deux millions de mesures d’arbres provenant de 23 145 parcelles forestières. Les données ont été collectées entre 2000 et 2020 dans des forêts non plantées, ce qui signifie que les arbres y poussaient naturellement.

L’équipe a constaté qu’un plus grand nombre d’espèces d’arbres, appelé richesse spécifique, aboutissait systématiquement à une forêt plus productive. Ce n’est pas si surprenant, étant donné que l’interaction entre plusieurs espèces crée des services écosystémiques robustes, tels que le stockage du carbone, l’habitat de la faune et des ressources comme le bois qui peuvent être récoltés et régénérés.

Les chercheurs ont supposé que d’autres mesures de la diversité montreraient également une relation forte et positive avec la productivité. Au lieu de cela, ils ont constaté que la mesure de la parenté (diversité phylogénétique) et de diverses différences structurelles et chimiques (diversité fonctionnelle) était toutes deux négativement corrélée à la productivité.

La diversité phylogénétique montre à quel point les espèces d’un environnement donné sont étroitement liées les unes aux autres. Les environnements sains contiennent généralement plusieurs espèces qui n’entretiennent qu’une relation distante les unes avec les autres, ce qui leur permet de résister collectivement au changement. Si un virus ou un champignon devait balayer et anéantir les bouleaux, la santé globale de la forêt bénéficierait du fait que divers chênes, frênes, pins, noyers et sycomores ne seraient pas affectés.

De même, la diversité fonctionnelle mesure la diversité des tailles, des formes et des processus biologiques des organismes. Plus il y a de différences dans des caractéristiques telles que la taille des arbres, la densité du bois et la profondeur des racines, ce qui indique dans quelle mesure une forêt crée et utilise toutes les ressources possibles.

« Ce ne sont pas des mesures mutuellement exclusives », a déclaré le co-auteur Douglas Soltis, professeur distingué au Musée d’histoire naturelle de Floride. « Ce sont autant de moyens qui nous permettront de prendre de meilleures décisions en matière de conservation. »

Les forêts présentant une diversité phylogénétique et fonctionnelle plus élevée sont plus résilientes, mais il n’est pas clair si elles sont plus productives.

« Nous n’en sommes pas encore sûrs », a déclaré le co-auteur Robert Guralnick, conservateur de l’informatique de la biodiversité au Musée d’histoire naturelle de Floride.

Il est possible qu’il n’y ait pas suffisamment d’informations sur les caractéristiques pour effectuer une évaluation précise. Cela est particulièrement vrai pour la forme et la profondeur des racines, difficiles à mesurer.

« Il se peut également que nous ne comprenions pas encore certains aspects de la manière dont les arbres d’espèces identiques ou différentes structurent leurs interactions les uns avec les autres, en particulier à mesure que les communautés d’arbres se diversifient », a déclaré Guralnick.

Une meilleure compréhension de la diversité est indispensable à une bonne gestion des forêts et a des implications considérables. On estime que la productivité des plantes a compensé jusqu’à 30 % des émissions de carbone causées par l’activité humaine au cours des dernières décennies. Les forêts jouent un rôle important dans ce processus, mais comptent également parmi les écosystèmes les plus menacés de la planète.

Pour l’instant, le nombre d’espèces présentes dans une forêt est le meilleur indicateur de sa santé et de sa productivité. Il fournit également un guide simple aux personnes travaillant à la restauration des écosystèmes dégradés, leur permettant de concentrer leurs efforts sur la plantation de davantage d’espèces.

« Il est rassurant pour les autres chercheurs et décideurs politiques de savoir que la richesse spécifique est fiable », a déclaré Soltis, soulignant la rapidité et la facilité avec lesquelles les chercheurs peuvent collecter et analyser ce type de données par rapport à d’autres mesures de diversité. « Cela est particulièrement important lorsque l’on prend des décisions de conservation dans un délai court et avec des données limitées. »

J. Aaron Hogan et Jeremy Lichstein de l’Université de Floride, Pamela Soltis du Musée d’histoire naturelle de Floride et Samual Scheiner de la National Science Foundation sont également les auteurs de l’étude.