29 notions-clefs : la forêt

Variabilité et stabilité en forêt
Auteurs : Bruno FADY(plus d'infos)
Résumé :
Document issu de l'ouvrage "29 notions clefs pour savourer et faire savourer la science - primaire et collège", paru aux éditions Le Pommier en août 2009.
Publication : 16 Mai 2014

La forêt et les populations : diversité et stabilité

Ainsi, à un moment donné, un espace forestier est composé de divers écosystèmes, eux-mêmes composés de très nombreuses espèces et populations en équilibre instable. Cette diversité est collectivement appelée la biodiversité. La qualité de l’air, la lutte contre l’érosion, la régulation des régimes hydriques des cours d’eau et la qualité de l’eau… sont tributaires de cette biodiversité, qui est aussi une source de bienfaits directs pour l’homme. De nombreuses biomolécules utiles dans les traitements médicaux sont extraites de plantes et d’animaux. C’est aussi en cela que la destruction d’écosystèmes comme la forêt tropicale, où de très nombreuses espèces n’ont jamais été décrites, est très inquiétante.
L’histoire de la vie sur Terre s’est souvent accompagnée de destructions massives qui ont permis l’apparition de nouvelles formes de vie : ainsi la disparition des dinosaures à la fin du Secondaire, sous l’effet d’un cataclysme majeur (sans doute une gigantesque météorite), a permis l’expansion des mammifères. L’ampleur actuelle de la destruction de la biodiversité sous l’effet des changements climatiques et de la surexploitation des terres et des ressources s’apparente elle aussi à une crise d’extinction majeure. Les concepts de l’écologie scientifique ont permis un début de prise de conscience par l’homme politique et social, qui reconnaît maintenant que les ressources physiques et biologiques de l’environnement ne sont ni illimitées ni infiniment résistantes aux perturbations. Cette prise de conscience s’est, en particulier, manifestée par les engagements pris au cours des conférences ministérielles pour la protection des forêts en Europe (MCPFE (http://www.mcpfe.org/) et la conférence des Nations unies sur la diversité biologique (Rio de Janeiro, 1992, http://www.cbd.int/convention/). En France et en Europe, la création de réserves intégrales où l’évolution des populations se fait sans l’intervention de l’homme, la création de collections d’espèces, de banques de graines ou le recours aux études d’impact écologique lors de la mise en place de grands projets d’aménagement sont autant d’actions concrètes qui pourront permettre la conservation de la biodiversité. On peut légitimement se demander si ces actions sont suffisantes. Étudier la biodiversité dans un but de conservation et d’utilisation raisonnée est, actuellement, une des tâches majeures des biologistes et de la société toute entière.


Exemple de diversité génétique s’exprimant au niveau individuel : les formes très différentes de deux clones de cyprès (
Cupressus sempervirens) en plantation dans le sud de la France. L’arbre de gauche présente une forme étalée, typique des individus présents en peuplement naturel. L’arbre de droite présente une forme pyramidale ou fastigiée, sans doute issue d’une évolution horticole millénaire, recherchée pour la création de parcs et jardins.
© Christian Pichot/INRA

La forme des branches chez le cyprès vert (
Cupressus sempervirens) est un caractère héritable, transmis par descendance. Les trois arbres du premier plan sont des descendants de la même mère et présentent tous une forme fastigiée. Les arbres du second plan, descendants d’une autre mère, présentent une forme différente, plus étalée.
© Christian Pichot/INRA

La diversité d’un écosystème forestier ne se limite pas aux différences entre espèces. Les individus d’une même espèce sont, eux aussi, tous différents (photo ci-dessus, à gauche), notamment parce que leurs géniteurs leur ont donné un patrimoine génétique unique. C’est ce que l’on appelle la variabilité génétique, qui est à l’origine de la biodiversité. La génétique quantitative est la science qui s’intéresse, pour un caractère donné chez un individu donné, à la répartition des effets héréditaires et des effets de milieu. La génétique des populations est la science qui s’occupe de la répartition des fréquences des différentes formes d’un caractère donné d’une population à une autre. Dans le cas de notre forêt varoise modèle, l’existence d’une variabilité génétique n’est pas forcément évidente. Prenons par exemple les pins d’Alep adultes de la strate dominante. Il faudra en effet arriver à déterminer si le tronc plus ou moins tortueux de certains arbres est dû au milieu physique (sol par exemple), au milieu biotique (compétition avec d’autres individus de la même espèce), ou au patrimoine génétique hérité des deux parents. Les modèles statistiques et génétiques développés par la génétique quantitative permettent de résoudre ces problèmes et montrent que tous les caractères adaptatifs sont sous le double déterminisme du milieu et de l’hérédité, à dose variable (photo ci-dessus, à droite). Ainsi, la différence de croissance en hauteur entre deux arbres d’une même espèce dans une même population est surtout liée au milieu environnant (compétition entre arbres, disponibilité en nutriments) alors que la différence de date de débourrement (ouverture des bourgeons) entre ces deux mêmes arbres sera surtout liée à leur génotype, c’est-à-dire à l’arrangement génétique hérité de leurs parents.
La variabilité génétique est source de potentiel adaptatif pour les populations, elle leur permet de répondre à des variations de l’environnement physique, dans le temps et dans l’espace. Par exemple, une forêt de sapins (Abies alba) du sud des Alpes ne subit pas les mêmes contraintes de milieu qu’une forêt de sapins des Vosges : les populations de ces forêts présenteront donc des adaptations différentes qui pourront être mesurées dans des tests expérimentaux. C’est un des objectifs des scientifiques de l’INRA qui entretiennent et mesurent des centaines d’hectares de sites expérimentaux en France pour étudier les potentialités d’adaptation des espèces forestières à différents types de milieu.
Sans potentiel adaptatif, pas de possibilité de faire face aux changements à venir.

L’homme gestionnaire de la forêt

Si la variabilité génétique existe au niveau des populations, elle existe aussi et est parfois encore plus forte entre individus d’une même population.
La variabilité génétique trouve son origine dans les mutations, erreurs de copie de gènes au cours des multiplications cellulaires. Cette variabilité pourra être amplifiée entre individus et populations sous l’effet de la reproduction, du hasard, des transports à plus ou moins longue distance des graines et du pollen, et de la sélection. Par les coupes qu’il effectue pour gérer sa forêt, le forestier pourra influer sur la quantité et la structure de la diversité génétique.
La variabilité génétique des caractères adaptatifs des populations d’arbres est bien connue des forestiers, qui ont édicté des règles en ce qui concerne le transfert de graines d’une région à l’autre, pour le reboisement. Le principe de base en est la nécessité d’une utilisation de graines issues de peuplements connus et situés dans la même région « adaptative » pour tout reboisement. La reconnaissance de la variabilité génétique des populations locales a aussi conduit la France et l’Europe à se doter de réseaux conservatoires où certaines populations forestières sont conservées en l’état, en l’absence de reboisements artificiels et avec un système de gestion préservant leur potentiel adaptatif.
La tâche du gestionnaire est difficile dans le cas de notre forêt varoise. Comment concilier l’évolution du potentiel adaptatif avec la règle de gestion primordiale aux abords des maisons dans le sud de la France et la prévention contre l’incendie ? L’intervention de l’homme a ici pour effet de bloquer toute possibilité d’évolution du peuplement. Les semis naturels de pins sont éliminés au cours d’opérations d’entretien nécessitant l’usage du tracteur. Par ailleurs, les coupes de pins d’Alep pour ouvrir le milieu (raisons paysagères et de prévention, les houppiers des arbres n’étant plus jointifs, le feu se propage moins facilement) réduisent encore le nombre de semenciers, et donc le potentiel évolutif de l’espèce. L’existence de jeunes chênes pourra donner une évolution possible à la forêt, par un changement d’espèce dominante (rôle de la biodiversité) et la création d’un écosystème dominé par le chêne pubescent. Cette espèce constitue des écosystèmes résistant mieux aux incendies mais plus exigeants en eau que l’écosystème dominé par le pin d’Alep. En cas d’augmentation de la sécheresse en région méditerranéenne, scénario probable du changement climatique planétaire lié à l'augmentation des gaz à effet de serre, ce changement d’écosystème peut ne pas être bénéfique. Une solution, pour combiner adaptabilité, production et protection contre l’incendie, peut venir d’une gestion à l’échelle du paysage dans lequel les peuplements peuvent avoir des objectifs forestiers différents. Le gestionnaire forestier est ainsi toujours confronté à des objectifs contradictoires, la valorisation socio-économique d’une parcelle, d’une forêt, et le maintien de sa capacité d’évolution et d’adaptation.

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