La dynamique du paysage forestier boréal mixte en réponse aux feux et à l'aménagement forestier sous l'influence des changements climatiques

Le paysage forestier boréal dominé par la forêt mixte est le résultat des interactions complexes des conditions abiotiques, de la succession et des régimes de perturbations, qu’influencent les processus écologiques qui opèrent au niveau du peuplement et à l’échelle du paysage. Les changements climatiques prévus pour les prochains siècles devraient modifier les régimes de perturbations naturelles tels que les incendies de forêt, affectant le flux de bois vers les marchés de produits ligneux. C’est pour cette raison que la gestion des forêts boréales mixtes a suscité une préoccupation généralisée concernant le maintenant de sa biodiversité, sa résilience et sa capacité d’adaptation à conserver les avantages sociaux et économiques qu’elles procurent à la société. Cette préoccupation a conduit à proposer une modification de l'exploitation dite traditionnelle vers une approche d’aménagement forestier écosystémique, qui tente d'imiter les patrons de perturbations naturelles afin de conserver la forêt à l’intérieur des limites historiques de variation. En dépit de tous ces efforts, au cours des dernières décennies dans l'est du Canada, la forêt mixte est passée d'un paysage dominé par la forêt mature vers un paysage fragmenté avec une quantité croissante de peuplements à prédominance de feuillus. Toutefois, notre compréhension des variations spatiotemporelles des paysages forestiers et des caractéristiques des peuplements issus après feu et après récolte demeure insuffisante. L'objectif de cette thèse était de caractériser les changements à moyen terme des mosaïques de forêts mixtes de l'est du Canada et d'améliorer notre connaissance des relations entre ces changements et les variations attendues des feux de forêt sous l’effet des changements climatiques ainsi que du régime de perturbations anthropiques. La première étape pour atteindre cet objectif a été de comprendre la dynamique historique du paysage dans un gradient nord-sud de forêts mixtes de l’est du Canada. Pour cette raison, le chapitre 2 présente une étude historique de l’hétérogénéité du paysage forestier, mesuré en termes de composition et configuration du paysage ainsi que leur interaction avec les feux de forêt historiques dans un paysage aménagé. En utilisant les images Landsat de 1985 à 2013, la cartographie et des mesures spatiales nous avions suivi l’évolution de la composition dans le temps des forêts selon 4 classes : résineux, résineux mixtes à dominance résineuse, mixte à dominance feuillue et feuillus. Cette étude montre que la composition résineuse a dominé la mosaïque en 1985 et représentait un tiers de la superficie de l'étude. De plus, la classe résineuse a enregistré la plus forte diminution avec un taux de 1,7% par an par rapport aux autres couvertures forestières. Les mesures indiquent que les forêts résineuses matures, qui dominaient auparavant le paysage dans l'est du Canada, ont été principalement transformées par les pratiques forestières en un paysage plus hétérogène et fragmenté. Le chapitre 3 détaille le modèle de paysage forestier LANDIS-II utilisé pour évaluer les relations entre les feux de forêt et l’aménagement forestier sous scénarios de réchauffement climatique futur (RCP 2.6,RCP 4.5 et RCP 8.5), via la biomasse forestière (AGB) et la productivité primaire nette (ANPP). Les projections du modèle ont démontré que les régimes de perturbation sont les variables les plus significatives qui déterminent les variations de l'AGB et de l'ANPP. L’aménagement forestier apparait comme le facteur le plus important des variations observées dans les forêts du sud du gradient comparativement au nord, probablement parce que cette région présente des forêts plus âgées et avec une composition d’intérêt commercial pour respecter la possibilité forestière. À l’opposé, les forêts du nord du gradient présentaient un effet mixte du changement climatique et de l’aménagement forestier sur l'AGB et l'ANPP, probablement parce qu'un grand nombre de zones propices à la récolte avaient déjà été brulées, limitant ainsi la quantité du territoire disponible pour la récolte. En général, bien que l'on s'attende à une augmentation des superficies brulées en raison du changement climatique, l'intensification de l’aménagement forestier semble être le principal facteur de l'augmentation des feuillus et des peuplements mixtes et de la diminution des peuplements résineux, ainsi que de la diminution de la AGB et ANPP, principalement dans les forêts du sud. Le chapitre 4 détaille l'utilisation de LANDIS-II pour modéliser les trajectoires de succession de la gestion post-feu et post-aménagement suite aux scénarios de changement climatique. L’évolution de l’AGB post-perturbations nous a permis de constater que, contrairement aux perturbations causées par les feux, l’aménagement forestier a modifié les voies de succession conduisant à des changements de composition allant de forêts à prédominance de feuillus à une forêt mixte favorisant la prévalence d'essences de feuillus, même après 300 ans. Cette tendance est exacerbée par les scénarios de changement climatique, qui donneront un avantage aux forêts dominées par des espèces intolérantes à l'ombre, en particulier dans les écorégions où elles sont peu présentes (forêts mixtes centrales et septentrionales de la zone d’étude). De plus, ces pratiques d’aménagement conduisent à des indices de formes de forêt plus sinueuses au niveau spatial du paysage, indiquant une augmentation de la fragmentation. Les résultats obtenus mettent en évidence l'échec des pratiques d’aménagement actuelles à imiter la succession naturelle après feu et compromettent le maintien des biens et des services de ces écosystèmes. Les changements climatiques prévus pour le prochain siècle devraient modifier les régimes de perturbations naturelles (tels que les feux de forêt). En outre, il existe des activités d’aménagement telles que la récupération du bois à des fins industrielles qui perturbent les forêts pour satisfaire la demande croissante de produits ligneux. Nos résultats suggèrent que l'approvisionnement en bois à long terme serait menacé dans l'est du Canada. Par conséquent, certaines stratégies devraient être mises en oeuvre pour adapter l’aménagement des forêts aux changements climatiques attendus et à maintenir l'avenir des forêts.

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