Biogéographie et dynamique de la forêt tempérée nordique dans un contexte de changements climatiques

RÉSUMÉ: De nombreuses espèces ne migrent pas assez vite pour suivre la rapidité des changements climatiques. Les arbres sont bien connus pour éprouver de longs délais dans leurs réponses au climat parce qu'ils sont sessiles, qu'ils possèdent une forte longévité et qu'ils disposent d'une faible capacité de dispersion. Les approches actuelles pour prédire l'aire de répartition future des espèces, telles que les modèles d'enveloppe climatique, n'intègrent pas ces particularités propres aux écosystèmes forestiers, car elles assument une dispersion infinie et une réponse instantanée aux changements climatiques. Nous proposons une nouvelle approche de modélisation basée sur la théorie des métapopulations pour tenir compte de cette capacité limitée de dispersion, des interactions biotiques et de la démographie propre à la forêt tempérée nordique du nord-est de l'Amérique du Nord. Notre objectif est d'évaluer si ce biome forestier sera en mesure de suivre sa niche climatique d'ici la fin de ce siècle. Nous avons effectué des simulations de l'écotone entre la forêt boréale et la forêt tempérée en utilisant un modèle d'états et de transitions (STM), dans lequel les communautés forestières sont classées dans 4 états: boréales, tempérées, mélangées et en régénération après une perturbation. Les transitions entre les états sont calibrées à partir des inventaires des parcelles permanentes présentes aux États-Unis et au Canada. \nLes résultats des simulations du modèle indiquent que la forêt tempérée se déplacera seulement de 14 {dollar}\\pm{dollar} 2,0 km alors qu'un modèle de distribution d'espèces standard prédit un déplacement de 238,79 {dollar}\\pm{dollar} 34,24 km. Les simulations de l'écotone forestier mettent également en évidence que la majorité des transitions attendues seront une conversion des peuplements mélangés vers des peuplements purement décidus. L'utilisation du modèle avec un scénario de dispersion infinie révèle que les interactions biotiques et la démographie sont les principaux facteurs limitant la capacité d'expansion du biome de la forêt tempérée. En conclusion, la forêt tempérée possède une faible résilience aux changements climatiques en raison de sa lente démographie et des fortes interactions compétitives avec les espèces boréales. -- Mot(s) clé(s) en français : Biogeographie, changement climatique, dispersion, arbres, dynamique de régénération. -- ABSTRACT: Many species are not migrating fast enough to keep pace with the rapidly changing climate. Trees are well known for experiencing long time lags in their migration responses because they are sessile, long-lived and have relatively short dispersal abilities. Actual approaches to forecast range shifts under climate change, such as Species Distribution Models, cannot account for the particularities of forest ecosystems because they assume infinite dispersal and instantaneous response to climate change. Here, we propose a new modelling approach based on metapopulation theory to account for dispersal limitations, biotic interactions and the demography of the temperate forest. Our objective is to assess if the North-Eastern American temperate forest will be able to track its climatic optimum by the end of this century. Transitions among states are calibrated from several long-term forest plots surveys from United States and Canada. We find that even if standard species distribution models would predict a northward shift of the temperate forest distribution of 328{dollar}\\pm{dollar}28.4 km, the temperate forest will barely move 14{dollar}\\pm{dollar}2.0 km into the boreal forest at the end of this century. We also find than most of the expected transitions will be the conversion from mixed to pure temperate stands. A comparison with an infinite dispersal scenario reveals that biotic interactions and stand replacement dynamics are the most significant factors limiting migration rate of forest trees. We conclude that the temperate forest has a low resilience to climate change because of their low demography and competitive interactions with resident trees. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Biogeography, climate change, dispersion, trees, stand replacement dynamics.

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