La variabilité phénotypique du sérotinisme et son rôle sur la persistance du pin gris à la limite sud de son aire de répartition

RÉSUMÉ : Les populations à la marge chaude de l'aire de répartition d'une espèce sont souvent petites, isolées et à la limite de leur enveloppe bioclimatique/écologique. La variation phénotypique intraspécifique pourrait contribuer au maintien local des populations marginales, qui risquent l'extirpation lorsque leur capacité de migration est insuffisante pour suivre la vélocité des changements climatiques. Au Bas-Saint-Laurent, des populations marginales de pin gris persistent hors du biome boréal, malgré l'absence de feux naturels essentiels à l'ouverture des cônes sérotineux. Une variabilité du degré de sérotinisme pourrait expliquer cette persistance. Cette étude vise à évaluer les facteurs écologiques associés à la variabilité intraspécifique du sérotinisme à la limite sud de la répartition du pin gris et à déterminer l'effet de cette variabilité sur la trajectoire démographique des populations marginales. À cette fin, nous avons estimé le sérotinisme à l'échelle du peuplement, l'âge minimal et la structure de taille des arbres dans 26 peuplements de pin gris à la marge sud et au cœur de la répartition de l'espèce dans l'est du Canada. Nous avons ensuite déterminé le rôle potentiel de divers facteurs écophysiologiques sur la température d'ouverture de 1381 cônes et sur leur potentiel de régénération. Les populations marginales ont un degré de sérotinisme moindre et plus variable que celles au cœur de la répartition, permettant une régénération continue en plus d'un recrutement après-feu. Les cônes des peuplements marginaux s'ouvrent à des températures réduites qui augmentent avec leur âge, alors que les cônes des peuplements au cœur de la répartition s'ouvrent à une température plus élevée et constante. La viabilité des graines à la marge est constante peu importe l'âge des cônes (51% des graines viables), alors qu'elle diminue de 40% en 20 ans (passant de 70% à 30% de graines viables) en forêt boréale. Les populations marginales misent sur une double stratégie de reproduction (cônes ouverts et fermés) afin d'assurer une régénération adéquate avec ou sans feu, contrairement aux peuplements boréaux où tous les individus proviennent du dernier feu. Cette capacité à faire face à un régime de feux peu fréquents et imprévisibles devrait accroître la résilience des populations de pins gris alors que les changements globaux modifient la dynamique des feux de la forêt boréale. -- Mot(s) clé(s) en français : adaptation locale, biome boréal, dynamique éco-évolutive, trajectoire démographique, stratégie de minimisation des risques, marge sud, populations marginales, régime de feu, Pinus banksiana, sérotinisme. --
\nABSTRACT : Marginal populations at the rear edge of their distribution are often small, isolated, and at the limit of their bioclimatic or ecological envelope. Intraspecific phenotypic variation could contribute to the persistence of peripheral populations, which risk extirpation where range shifts lag behind climate change velocity. In the Lower Saint-Lawrence region, marginal jack pine populations persist outside the boreal biome, despite the virtual absence of wildfires necessary to the opening of its serotinous cones. An intraspecific variability in the degree of cone serotiny could contribute to such long-term persistence. This study aims to evaluate ecological factors associated with the intraspecific variability of serotiny at the rear edge of jack pine distribution and to determine the effect of this variability on the demographic trajectory of marginal populations. To this end, we estimated stand-scale serotiny, minimum age and tree size structure in 26 jack pine stands at the rear edge and at the core of the species distribution in Eastern Canada. We then assessed the potential role of various ecophysiological factors on the opening temperature of 1381 cones and on their regeneration potential. In rear-edge populations, cone serotiny is lower and more variable compared to range-core populations, which allows for a continuous recruitment as well as a postfire regeneration. Cones from marginal populations dehisce at a lower opening temperature, which increases with cone age. Cones from range-core stands open at a more constant, yet higher temperature. At the rear edge, seed viability remains invariable with cone age (51%), whereas it decreases from 70% to 30% in 20 years at the range core. Unlike semelparous range-core populations displaying a single aging cohort lacking interfire recruitment, rear-edge populations exhibit a dual life-history strategy that ensures both steady recruitment during fire-free intervals (iteroparity) and successful postfire regeneration. This capacity to cope with infrequent and unpredictable fire regime should increase the resilience of jack pine populations as global changes alter fire dynamics of the boreal forest. -- Mot(s) clé(s) en anglais : local adaptation, boreal biome, eco-evolutionary dynamics, demographical trajectory, bet-hedging, rear edge, marginal populations, fire regime, Pinus banksiana, serotiny.

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