Repousser les limites : le climat et la distribution de … k...1 Repousser les limites : le climat...

1

Repousser les limites : le climat et la distribution de deux ravageurs forestiers *****Colloque présenté en anglais*****

Kishan Sambaraju, chercheur scientifique Modélisation des épidémiologies RNCan-SCF-CFL

2

Kishan Sambaraju, Ph.D. Ressources naturelles Canada

Service canadien des forêts

Repousser les limites : le climat et la distribution de deux ravageurs forestiers

Pushing the limits : Climate and range distributions of two forest pests

3

“A scientific man (sic) is the only person who has anything to say and does not know how to say it”

Citation

« Un scientifique est la seule personne qui a des choses à dire, mais il ne sait pas comment

le dire (parfaitement en français) »

4

Aperçu

1. Changements climatiques

2. Climat et répartition des ravageurs forestiers

• Modélisation empirique

• Dendroctonus ponderosae

• Ceratocystis polonica

• Tendances

• Dendroctonus ponderosae

3. Résumé

5

Changement climatique

• Qu’est-ce que c’est? • Changements à long terme dans les tendances des

températures et des précipitations

• Émissions de gaz à effet de serre (GES)

• Activités humaines (« anthropiques »)

Source : cinquième rapport d’évaluation du GIEC

6

Changement climatique

• Par rapport à quoi? • Par rapport à une période donnée

de l’histoire

• 2081-2100 par rapport à 1986-2005

Source : cinquième rapport d’évaluation du GIEC

7

Source : cinquième rapport d’évaluation du GIEC

Changements projetés

8

• Individu

• Croissance et développement

• Vol

• Diapause

Climat et insectes forestiers

• Population

• Densité de population

• Voltinisme

• Émergence synchronisée

9

Climat et insectes forestiers

Climat

Arbres Insectes

Température

Herbivorie Ennemis naturels

Défense

Infestation

Synchronisation

10

Impacts des changements climatiques sur les insectes forestiers

Changements dans le potentiel d’infestations et les aires de répartition

Survie à l’hiver

Voltinisme accru

Stress des arbres-hôtes

Source: IPCC AR5 report

11

Climat et organismes pathogènes forestiers

www.apsnet.org

• Germination et infection

• Croissance et reproduction

• Dissémination

12

Changements dans la distribution, l’intensité et la gravité

Les impacts varient en fonction de l’organisme pathogène et des conditions climatiques.

• Plus chaud/plus sec : impact accru de la maladie des racines causée par Armillaria

• Plus chaud/Plus humide : impact accru de Phytophthora ramorum

Impacts des changements climatiques sur les maladies des arbres forestiers

13

Aperçu

1. Changements climatiques

2. Climat et répartition des ravageurs forestiers

• Modélisation empirique

• Dendroctonus ponderosae

• Ceratocystis polonica

• Tendances

• Dendroctonus ponderosae

3. Résumé

14

Climat et répartition des ravageurs forestiers

Modélisation empirique

Observer les tendances

y = f (x)

15

Modèles empiriques Comprendre la présence des insectes ou des maladies en

fonction des facteurs environnementaux.

Chiffrer les contributions des facteurs qui influencent la répartition des ravageurs et leur propagation.

Faire des prédictions dans le temps ou l’espace.

Étudier l’évolution possible des aires de répartition sous l’effet des changements climatiques pour les espèces indigènes et exotiques envahissantes.

16

Comment les modèles sont-ils élaborés?

1. Données sur la présence des espèces

2. Données environnementales

3. Cadre de modélisation http://www.jeffersoncountywi.gov/

17

Comment les modèles sont-ils élaborés?

1. Données sur l’occurrence des espèces

Types de données

1. Ponctuelles 2. Aire 3. Quadrillage

18

Comment les modèles sont-ils élaborés?

2. Données environnementales

Types de variable

Climat

Topographie

Habitat

https://asemedtraining.files.wordpress.com/2013/02/gis-layer-1.png

19

Comment les modèles sont-ils élaborés?

3. Cadre de modélisation

Modèles statistiques

Profils climatiques

Apprentissage machine

20

Diagramme conceptuel

Données sur les espèces Données environnementales

Cadre de modélisation

Prédictions Temps Espace

Impacts du changement climatique Risques posés par les espèces envahissantes

21

Cadre de modélisation

Modèles statistiques

Profils climatiques

Changements dans le risque d’infestation par le dendroctone du pin dans des conditions

simulées de changement climatique

Photo: Donald Owen, CAL FIRE, Bugwood.org

22

Dendroctone du pin, Dendroctonus ponderosae

Photo : Brytten Steed, USDA-FS, Bugwood.org

23

Cycle vital du dendroctone du pin

Références photographiques : Œuf : Brytten Steed, Service des forêts du département de l’Agriculture des États-Unis, Bugwood.org; Larve : Scott Tunnock, Service des forêts du département de l’Agriculture des États-Unis, Bugwood.org; Pupe : Service des forêts du département de l’Agriculture des États-Unis – Archives Ogden, Bugwood.org; Adulte volant : Dion Manastyrski, ministère des Forêts, région forestière intérieure sud

Juillet-août

Juillet-août Août-septembre

Mai-juin

24

Photos : DPW Huber

Épidémiologie du dendroctone du pin

25

Photos : DPW Huber

26

Espèces de champignon associées au dendroctone du pin

http://genomealberta.ca

• Grosmannia clavigera et Ophiostoma montium

• Transportés dans les mycangia ou sur l’exosquelette du coléoptère

• Aident l’insecte à coloniser et à tuer l’arbre-hôte.

27

Year

1910 1930 1950 1970 1990 2010

Area

affe

cted

(Mha

)

0

2

4

6

8

10

12

Histoire des infestations par le dendroctone du pin

British Columbia

Alberta

28

Progression des infestations par le dendroctone du pin

29

Pin gris Pin blanc

Pin rouge

30

Impacts du changement climatique

• Des ensembles de données des levés aériens sur les infestations par le dendroctone du pin ont été utilisés.

• Information associée sur le climat et l’élévation en présence ou en l’absence d’infestations

• La présence des infestations a été modélisée pour des scénarios de changements climatiques simulés.

31

Modèle

Température Degrés-jours Infestations spatiales

Température estivale

Température hivernale

Seuils des minimums extrêmes

Vagues de froid Baisses de température

Infestations temporelles

Impacts du changement climatique

Sambaraju et coll., Ecography (2012)

32

Résultats : Changements dans le risque d’infestation par latitude pour une hausse de température de 1 °C

Latitude (°N)

49-5050-51

51-5252-53

53-5454-55

55-5656-57

57-58

# gr

id c

ells

with

alte

red

outb

reak

risk

20

10

0

10

20Risk

Risk

33

Latitude (°N)

49-5050-51

51-5252-53

53-5454-55

55-5656-57

57-58

# gr

id c

ells

with

alte

red

outb

reak

risk

20

10

0

10

20Risk

Risk

Résultats : Changements dans le risque d’infestation par latitude pour une hausse de température de 2 °C

34

Latitude (°N)

49-5050-51

51-5252-53

53-5454-55

55-5656-57

57-58

# gr

id c

ells

with

alte

red

outb

reak

risk

20

10

0

10

20Risk

Risk

Résultats : Changements dans le risque d’infestation par latitude pour une hausse de température de 4 °C

35

Impacts des changements climatiques – principales conclusions

• La probabilité des infestations pourrait augmenter vers le nord dans l’avenir en raison des régimes de température élevée.

• Des déplacements des aires de répartition vers les latitudes nordiques et des élévations supérieures sont à prévoir.

36

Modélisation empirique

Données sur les espèces Données environnementales

Cadre de modélisation

Prédictions Temps Espace

Impacts du changement climatique Risque posé par les espèces envahissantes

37

Cadre de modélisation

Modèles statistiques

Profils climatiques

Adéquation du climat du Canada pour le champignon pathogène exotique Ceratocystis

polonica

38

• Un des principaux insectes qui infestent l’épinette en Eurasie

• Lors des épidémies, les populations tuent les arbres sains.

• Interceptions aux ports d’entrée au Canada et aux États-Unis

Typographe européen de l’épinette, Ips typographus

Crédit : Daniel Adam, Office National des Forêts, Bugwood.org

39

Champignons associés au typographe européen de l’épinette

• Les champignons associés importants comprennent Ceratocystis polonica et plusieurs espèces d’Ophiostoma (O. penicillatum, O. bicolor, O. piceae).

• C. polonica est le plus agressif des champignons associés.

• Risque que présente C. polonica pour les forêts du Canada :

• C’est le champignon associé le plus pathogène d’I. typographus.

• I. typographus survit bien sur les épinettes nord-américaines (Økland et coll., 2011).

• Le changement climatique pourrait aider cet insecte à s’établir au Canada.

40

Distribution de C. polonica en Europe

41

Limites de tolérance bioclimatique

Paramètres climatiques Température Température annuelle (minimale,

maximale, moyenne) Température trimestrielle moyenne (plus humide, plus sec, plus chaud, plus froid) Température mensuelle moyenne (plus chaud, plus froid)

Précipitations Précipitations annuelles Précipitations trimestrielles (plus humide, plus sec, plus chaud, plus froid) Précipitations mensuelles (plus humide, plus sec)

Stress hygrométrique Indice d’aridité annuel Indice d’aridité trimestriel (plus humide, plus sec, plus chaud, plus froid)

42

Exemple de profil bioclimatique

Paramètre Minimum 10 % 90 % Maximum

Précipitations annuelles (cm) 37,1 73,3 139,7 184,8

Tmoyenne (°C) du trimestre le plus chaud

13,1 13,7 20,0 24,5

Indice d’aridité du trimestre le plus chaud (cm)

0 0 18,6 22,2

Précipitations du trimestre le plus chaud (cm)

15,0 16,5 45,7 68,2

Tmoyenne (°C) du trimestre le plus sec -14,8 -6,2 14,9 18,2

Indice d’aridité du trimestre le plus sec (cm)

0 0 13,1 30,2

Tmoyenne (°C) du trimestre le plus froid

-14,8 -7,8 2,4 4,5

Extrapoler le profil bioclimatique pour des emplacements du Canada

43

Climat et répartition des espèces parasites

Cadre du modèle

Observer les tendances

y = f (x)

44

Observer les tendances • Les données des levés aériens sur le dendroctone du pin de la

Colombie-Britannique (1965 à 1996) ont été utilisées.

• Les populations avant l’infestation ont été analysées.

• Les écarts moyens (sur trois ans) par rapport à la « normale » ont été calculés pour l’aridité et la température.

• La moyenne des écarts climatiques par rapport à la « normale » a été calculée pour tous les emplacements, par année.

45

52

53

54

55

56

57

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1965 1970 1975 1990 1995

Latitude

Indi

ce d

’arid

ité

Année

Aridity

Supérieur à la normale

Inférieur à la normale

~ 300 km

Régimes d’aridité et changements latitudinaux dans les aires de répartition

46

52

53

54

55

56

57

-3

-2

-1

0

1

2

1965 1970 1975 1990 1995

Latitude

Chan

gem

ent d

e te

mpé

ratu

re (°

C)

Année

Averagetemperature

Supérieur à la normale

Inférieur à la normale

+ 2.5 °C

Régimes de température et changements latitudinaux dans les aires de répartition

47

Conclusion principale

• Les conditions climatiques anormales déplacent l’aire de répartition de la population de coléoptères vers le nord.

48

Résumé

• La répartition des insectes et des organismes pathogènes forestiers est influencée par le changement climatique.

• Différentes approches peuvent être utilisées pour étudier l’influence du climat sur la répartition réelle ou potentielle des ravageurs forestiers.

• Les extrants du modèle peuvent être utilisés pour comprendre les impacts du changement climatique ou le risque d’invasion par les espèces parasites.

• L’observation des tendances peut fournir des indices importants pour comprendre les facteurs climatiques qui influencent la répartition des ravageurs.

49

Résumé

• La surveillance, les pratiques de gestion proactive et les mesures réactives énergiques peuvent contribuer à atténuer les problèmes de santé des forêts en présence de changements climatiques.

50

Remerciements

Centre de foresterie des Laurentides

Financement

Chantal Côté Ressources naturelles Canada

Jacques Régnière Le projet « TRIA »

Rémi St-Amant Programme des sciences du Service des forêts de la Colombie-Britannique

Pierre DesRochers

Lise Caron

Université du Minnesota

Brian Aukema

Université de la Colombie-Britannique

Allan Carroll

Kerstin Stahl

Dan Moore