Préparer les forêts du futur en Méditerranée

Forêt méditérranéenne © Irstea
Forêt méditérranéenne © Irstea

Avec une augmentation des températures et une baisse des précipitations au printemps et en été, la région méditerranéenne est particulièrement touchée par le changement climatique, et d’autant plus vulnérable aux incendies. De 1998 à 2017, la région a subi plusieurs séries d’années exceptionnellement chaudes et sèches. Les scientifiques d’Irstea analysent la réponse des écosystèmes forestiers au changement climatique et aux incendies pour préparer les forêts du futur.

25 ans d’étude des écosystèmes méditerranéens pour anticiper

Entre 1995 et 1998, les chercheurs d’Irstea ont mis en place un dispositif d’observation de la végétation en Provence. Composé de 325 placettes – des surfaces localisées et délimitées servant à effectuer des inventaires des espèces végétales - il a permis de constituer une base de données pour calibrer un modèle simulant l’évolution de la végétation par rapport aux variations des conditions de climat et de sol. Ce véritable outil de prédiction permet de suivre les adaptations de la flore méditerranéenne face au changement climatique, et facilite ainsi le travail des gestionnaires et décideurs politiques.

Après la période de fortes sécheresses et canicules entre 2003 et 2007, les chercheurs ont réalisé en 2008, 10 ans après les premières mesures, une nouvelle campagne de terrain sur les différents sites. Elle a permis de vérifier l’exactitude du modèle développé à Irstea sur le comportement des végétaux en fonction de la disponibilité de l’eau, et a montré des variations entre 5 et 25 % de la composition de la flore :  les espèces les plus exigeantes en eau ont été en partie remplacées par des espèces plus résistantes à la chaleur et à la sécheresse. « Cette observation de terrain renforce l’hypothèse que ces différences, plus marquées dans les milieux frais et humides, sont dues aux changements climatiques. Un nouvel inventaire en 2019 permettra d'affiner ces premiers résultats, et un suivi à long terme est programmé. Sur d'autres dispositifs similaires, la grande sécheresse de 2015-2017 fait apparaître des dépérissements massifs d'un nouveau genre dans les parties les plus sèches et chaudes, jusque-là épargnées, où les conditions deviennent insupportables même pour les espèces actuellement les plus résistantes », précise Michel Vennetier, spécialiste des forêts au centre Irstea d’Aix-en-Provence.

Pour faire face au changement climatique, les arbres ont deux options : migrer, en se disséminant par graines au-delà des bornes de leur territoire habituel vers des conditions environnementales plus clémentes, ou s’adapter à ce nouvel environnement. Cette adaptation se fait en avançant leur début de croissance au printemps, leur floraison et la maturité de leur fruit, en augmentant la profondeur de leurs racines et en réduisant leur hauteur, la taille de leurs feuilles et le diamètre des vaisseaux conducteurs de sève par exemple. Lorsqu’une espèce est incapable de migrer ou de s’adapter, c’est l’extinction locale, partielle ou totale. « Le pin sylvestre notamment est en grande souffrance : 50% des peuplements de cette espèce sont en dépérissement. Le chêne liège, le chêne blanc et le sapin sont également en forte régression en zone méditerranéenne. Le chêne vert et le pin d’Alep en revanche se portent bien, précise Michel Vennetier. La mortalité chez les arbres est cependant un processus difficile à comprendre dans le fonctionnement des forêts car plusieurs causes se conjuguent en général : la chaleur, le froid, la soif, la faim, les agressions (insectes, champignons, maladies), et parfois une gestion inappropriée ».

Mortalité massive Chênes Kermès
Mortalité massive de chênes Kermès et  romarin en 2016 © M. Vennetier - Irstea

 

Pins d'Alep gelés au printemps 2012
Pins d'Alep gelés au printemps 2012 © M. Vennetier - Irstea

 

Dépérissement pin sylvestre Alpes du Sud
Dépérissement du pin sylvestre  dans les Alpes du Sud © M. Vennetier - Irstea

 

Pins sylvestre et canicule
Impact de la canicule sur le pin sylvestre © M. Vennetier - Irstea

 

 

L’impact du changement global sur la végétation

Le changement global a un effet bénéfique et néfaste à la fois : la hausse du CO2 atmosphérique peut favoriser temporairement la croissance des arbres en facilitant la photosynthèse et en limitant les pertes d'eau, mais contribue au réchauffement climatique. Une température plus chaude allonge la saison de croissance mais peut accroître aussi la durée et l’intensité de la sécheresse en été et le risque de dégâts de gel en automne et au printemps, avec des effets défavorables. L’accessibilité de l’eau conditionne la composition de la flore méditerranéenne et sa répartition. La flore est inévitablement confrontée à des périodes plus longues de stress hydrique

Incendies et sécheresses répétés, une menace pour la forêt méditerranéenne

Le feu représente l’une des plus importantes perturbations subies par les écosystèmes forestiers méditerranéens, avec 600 000 hectares brûlés chaque année (10 000 ha en France). Au-delà de l’étendue des parcelles brûlées, les scientifiques se concentrent sur les effets des incendies sur le comportement des peuplements végétaux et la capacité de l’écosystème à se régénérer. Grâce au programme IRISE1 , coordonné par Irstea, on sait aujourd’hui que ce n’est pas un feu isolé qui détruit la forêt, mais la trop grande fréquence des incendies.

L’augmentation de la fréquence et de la durée des épisodes de sécheresse, tels que ceux subis entre 2003 et 2007, puis entre 2015 et 2017, conjuguée à une importante fréquence d’incendies, conduit à un effondrement du fonctionnement biologique de l’écosystème. Une sécheresse persistante après un feu ralentit, voire stoppe la régénération de la forêt. De la même façon, l’impact d’un incendie sur un milieu venant de subir une période de sècheresse prolongée est aggravé. Quatre années de sécheresses successives constitueraient ainsi un seuil critique dans la résistance de la forêt au feu. Le changement climatique, en intensifiant cette conjonction de feux et de sécheresses, fragilise par conséquent ces écosystèmes.

50 ans pour gommer les effets d’un incendie

Incendie
Incendie de forêt dans le massif des Maures en 2007 © R. Valentin - Irstea

Dans les zones régulièrement incendiées, l’activité biologique du sol se concentre dans les premiers centimètres du sol, où se trouve l’essentiel de la matière organique, exposée à la combustion et à l’érosion. Après le passage d’un incendie, la plupart des paramètres physico-chimiques des sols forestiers retrouvent quantitativement leur niveau initial en 15 à 25 ans. Mais il faut attendre 50 ans pour observer une résilience globale de l’écosystème. En deçà de ce seuil, les communautés bactériennes et la faune du sol, éléments essentiels du processus de régénération, sont moins diversifiées et moins actives. Ce n’est qu’après 150 ou 200 ans sans feu que l’on observe un fort accroissement du stock de carbone dans le sol et un enrichissement de la structure et de la composition de la végétation.


Il suffit d’un seul feu pour interrompre ce processus de restauration, sans toutefois compromettre la capacité de régénération à long terme. Cette dernière n’est pas non plus affectée par un ou deux feux supplémentaires en 50 ans. Mais un quatrième feu sur cette période peut être fatal, ou deux incendies très rapprochés dans le temps (à moins de 10 ans d’intervalle). À ce seuil du "4e feu", on constate la raréfaction d’espèces et de communautés essentielles au fonctionnement de l’écosystème, ainsi que la diminution du stock de matière organique et de sa qualité. Alors que l’incendie a provoqué l’émission de grande quantité de CO2, la forêt n’est plus en mesure de garantir son rôle de puits de carbone, ce qui, in fine, contribue à renforcer l’effet de serre.

Ces connaissances offrent les moyens de dégager des priorités pour la gestion des forêts méditerranéennes : les zones ayant été soumises à plusieurs incendies récents, qu’un feu pourrait dégrader irrémédiablement, sont à considérer en priorité, en regard des forêts n’ayant pas brûlé depuis plusieurs dizaines d’années, plus résilientes. Les trop rares forêts âgées (plus de 150 ans) sont aussi à protéger à tout prix. En raison de l’importance que revêt le stock de matière organique du sol dans la résilience de la forêt, l’apport de compost pour reconstituer la fertilité du sol forestier et la dynamique du milieu devrait être envisagé dans les zones les plus fragilisées après incendie ou sécheresse.

D’une manière générale, afin de préparer les forêts aux changements globaux, et en particulier les forêts méditerranéennes déjà victimes d’importants dépérissements, les scientifiques préconisent un éclaircissement, un rajeunissement et une diversification des peuplements d’arbres. « L’éclaircissement au profit des jeunes arbres permet d’éviter la compétition entre individus et d’éliminer les vieux arbres, plus sensibles et moins adaptables aux changements. La diversification permet de planter ou favoriser des espèces qui assureront l’avenir », conclut Michel Vennetier.

En savoir plus


1 - Ce projet pluridisciplinaire a réuni pendant 3 ans des scientifiques de 3 organismes de recherche – Irstea, CNRS, INRA – et de 3 universités des régions d’Aix-Marseille et de Lyon. Le programme IRISE (2005-2008) a été réalisé grâce au règlement européen Forest-Focus, relayé par le ministère français de l’Agriculture et avec le soutien de l’Institut fédératif de recherche "Pôle méditerranéen des sciences de l’environnement".