Régénération des forêts mixtes épicéa - sapin - hêtre sous la pression du climat et des ongulés

Les changements environnementaux mondiaux affectent la démographie des populations d'arbres avec des impacts potentiellement significatifs sur la biodiversité des forêts et l'industrie du bois. Les processus de régénération des forêts comprennent la production de graines, la croissance et la survie des jeunes arbres jusqu'aux tailles de recrutement auxquelles les arbres sont pris en compte dans les inventaires forestiers. Les changements dans la dynamique de régénération affectent directement la composition et la structure des forêts et peuvent mettre en péril la durabilité de la gestion forestière. C'est particulièrement le cas dans les forêts de montagne où les gradients environnementaux sont forts et où les forêts sont souvent inéquiennes, c'est-à-dire qu'elles combinent des arbres de tous âges dans un même peuplement. Les processus de régénération sont difficiles à surveiller. Les grands ensembles de données ne donnent souvent que des images fixes des densités de jeunes arbres avec peu d'informations sur les processus démographiques. Dans cette thèse, nous avons quantifié les effets de différents facteurs biotiques et abiotiques sur la dynamique de régénération de Picea abies (épicéa), Abies alba (sapin) et Fagus sylvatica (hêtre) dans les Alpes françaises et le Jura. Nous avons également prédit les changements dans les flux de recrutement des arbres dans ces forêts, pour des situations potentielles de changement climatique. Nous avons enregistré l'augmentation de la hauteur des jeunes arbres et la densité des épicéas, des sapins et des hêtres dans 152 parcelles. Nous avons ensuite analysé comment les facteurs biotiques et abiotiques connus pour affecter la régénération, à savoir l'altitude, la pente, l'aspect, la disponibilité en lumière, les caractéristiques du sol, le broutage par les ongulés, la température, les précipitations et l'évapotranspiration, affectaient la densité et la croissance des jeunes arbres en utilisant des modèles mixtes non linéaires. Nous avons montré que la température a un effet non linéaire positif sur la croissance en hauteur des jeunes arbres et que la disponibilité des ressources en eau a un effet positif sur la densité des jeunes arbres. L'abroutissement des pousses terminales, qui empêche la croissance en hauteur des jeunes arbres, est particulièrement fréquent chez le sapin. Dans une deuxième analyse, nous avons construit un modèle plus complet de la dynamique de la régénération, représentant explicitement le processus de production de nouveaux semis, la croissance des sapins, l'abroutissement et la survie, et enfin leur recrutement en arbres adultes. Nous avons prédit les paramètres de ces processus en combinaison, en utilisant le calcul bayésien approximatif (ABC), sur la base des données de terrain recueillies précédemment. Les résultats impliquent que des événements de chaleur et de sécheresse plus fréquents et plus intenses pourraient influencer négativement la croissance et la survie des jeunes arbres des trois espèces, avec une réduction probable des flux de renouvellement de la forêt. Une augmentation des populations d'ongulés entraînant une augmentation du broutage pourrait être particulièrement préjudiciable aux gaules de sapin et peut-être aussi de hêtre. Nous avons également prédit les flux potentiels de recrutement d'arbres pour différents scénarios de projection climatique du GIEC pour l'année 2100, et montré qu'une réduction des recrutements d'arbres est très probable. Cette étude montre que la méthode ABC peut être utilisée efficacement pour estimer les processus dynamiques de régénération, sur la base de la densité des gaules, de l'accroissement en hauteur et des données d'abroutissement. Elle met en évidence la vulnérabilité de la régénération forestière future à la disponibilité en eau et à la présence d'ongulés, incitant les chercheurs et les gestionnaires forestiers à anticiper les changements potentiels importants dans la dynamique des forêts de montagne.