Dynamique récente et Holocène de la tordeuse des bourgeons de l’épinette en forêt boréale
La tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana (Clemens)) (TBE) est le plus important défoliateur des forêts de l’est de l’Amérique du Nord. Dans un contexte de changements climatiques, la dynamique des perturbations naturelles, et notamment celle des insectes est modifiée, influençant la synchronicité phénologique entre l’insecte et son hôte, mais aussi, tout un essemble d’interactions tri-trophiques entre l’arbre hôte, l’insecte et ses ennemis naturels. En conséquence, la distribution spatiale de la TBE ainsi que la succeptibilité des espèces hôtes, telles que nous les connaissons, pourraient être amenées à changer dans le futur, en fonction de l’augmentation des températures. Afin de mesurer au mieux ce type de changements, il est important de développer de nouvelles méthodes pour étudier la dynamique de la TBE sur de plus vastes échelles temporelles et spatiales.
Dans la première partie de la thèse, nous nous sommes concentrés sur la vaste échelle temporelle en combinant les macrocharbons et les macrofossiles végétaux avec un nouveau proxy – les écailles de lépidoptères – pour décrire l’écologie Holocène autours d’un lac boréal. Les écailles de lépidoptère se sont avérées être un indicateur plus robuste des épidémies d’insecte que les indicateurs traditionnels tels que les capsules céphaliques et les feces. Nous avons identifié 87 pics d’abondance significatifs au cours des 10 000 dernières années. Ces résultats indiquent que les épidémies de TBE étaient plus fréquentes que ce que suggèrent les études précédentes. Les taux d’accumulation des charbons de bois correspondent à l’historique établie pour les feux de forêt dans l’est du Canada : une fréquence de feux plus élevée au début et à la fin de l’Holocène qu’au milieu. Même si, à certaines occasions, les deux perturbations ont pu aller de pair, nos résultats démontrent plutôt une relation inverse entre la fréquence des feux et les épidémies d’insectes au cours de l’Holocène.
Dans la dernières partie de la thèse, nous avons reconstruit les patrons des épidémies du 20e siècle à l’échelle du paysage en utilisant des données dendrochronologiques. Pour cela, nous avons compilé une base de données de près de 4 000 arbres au travers d’une aire d’étude de 800 000 km2. Une interpolation ainsi que des analyses de hotspots ont été effectuées pour déterminer les zones ayant subit des réductions de croissance liées aux épidémies mais aussi pour identifier les patrons spatiotemporels liés à l’activité de la TBE au cours du dernier siècle. Un modèle climatique a été utilisé afin d’estimer les anomalies de températures et de précipitations pour cette période. Nos résultats ont permis d’identifier trois épidémies de TBE avec des patrons spatiotemporels différents au niveau de la durée et de la sévérité des évenements. La première (1905-1930) a affecté près de 40% des arbres étudiés. Elle est le résultat de la synchronisation de plusieurs infestations locales et a atteint les peuplements nordiques en fin de période. La seconde était la plus longue (de 1935 à 1965), mais aussi la moins sévère avec seulement 30% d’arbres affectés. La troisième (1968-1988) aura été la plus courte, mais la plus virulente, affectant près de 50% des arbres étudiés, et la plus extensive pluisqu’elle a touché 70% de l’aire d’étude. Cette épidémie a été identifiée, pour la première fois, au nord de la limite nordique des attributions forestières, étaillant l’hypothèse d’un déplacement vers le nord de la zone de distribution de la TBE au cours du 20e siècle.
Globalement, cette recherche soutient le fait que les épidémies d’insectes sont un phénomène écologique dynamique et complexe et que la compréhension du cycle des perturbations naturelles à plusieurs échelles est un enjeu important en ce qui concerne la vulnérabilité des forêts dans un contexte de changement climatique.
Publications
Navarro, L., 2019. Dynamique récente et holocène de la tordeuse des bourgeons de l’épinette en forêt boréale. Thèse de Doctorat. Département des sciences fondamentales, Université du Québec à Chicoutimi, 135 p.
Montoro Girona, M., Navarro, L., et Morin, H., 2018. A Secret Hidden in the Sediments: Lepidoptera Scales. Frontiers in Ecology and Evolution 6:2. doi: 10.3389/fevo.2018.00002
Navarro, L., Harvey, A.-É., et Morin, H., 2018. Lepidoptera wing scales: a new paleoecological indicator for reconstructing spruce budworm abundance. Canadian Journal of Forest Research 48(3): 302-308. doi: 10.1139/cjfr-2017-0009
Navarro, L., Harvey, A.-É., Ali, A., Bergeron, Y., et Morin, H., 2018. A Holocene landscape dynamic multiproxy reconstruction: How do interactions between fire and insect outbreaks shape an ecosystem over long time scales? PloS one 13(10): e0204316. doi: 10.1371/journal.pone.0204316
Navarro, L., Morin, H., Bergeron, Y., et Montoro Girona, M., 2018. Changes in Spatiotemporal Patterns of 20th Century Spruce Budworm Outbreaks in Eastern Canadian Boreal Forests. Frontiers in Plant Science 9. doi: 10.3389/fpls.2018.01905