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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
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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
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“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) »
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Aperçu
1. Changements climatiques
2. Climat et répartition des ravageurs forestiers
• Modélisation empirique
• Dendroctonus ponderosae
• Ceratocystis polonica
• Tendances
• Dendroctonus ponderosae
3. Résumé
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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
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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
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• Individu
• Croissance et développement
• Vol
• Diapause
Climat et insectes forestiers
• Population
• Densité de population
• Voltinisme
• Émergence synchronisée
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Climat et insectes forestiers
Climat
Arbres Insectes
Température
Herbivorie Ennemis naturels
Défense
Infestation
Synchronisation
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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
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Climat et organismes pathogènes forestiers
www.apsnet.org
• Germination et infection
• Croissance et reproduction
• Dissémination
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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
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Aperçu
1. Changements climatiques
2. Climat et répartition des ravageurs forestiers
• Modélisation empirique
• Dendroctonus ponderosae
• Ceratocystis polonica
• Tendances
• Dendroctonus ponderosae
3. Résumé
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Climat et répartition des ravageurs forestiers
Modélisation empirique
Observer les tendances
y = f (x)
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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.
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Comment les modèles sont-ils élaborés?
1. Données sur la présence des espèces
2. Données environnementales
3. Cadre de modélisation http://www.jeffersoncountywi.gov/
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Comment les modèles sont-ils élaborés?
1. Données sur l’occurrence des espèces
Types de données
1. Ponctuelles 2. Aire 3. Quadrillage
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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
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Comment les modèles sont-ils élaborés?
3. Cadre de modélisation
Modèles statistiques
Profils climatiques
Apprentissage machine
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Diagramme conceptuel
Données sur les espèces Données environnementales
Cadre de modélisation
Prédictions Temps Espace
Impacts du changement climatique Risques posés par les espèces envahissantes
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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
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Dendroctone du pin, Dendroctonus ponderosae
Photo : Brytten Steed, USDA-FS, Bugwood.org
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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
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Photos : DPW Huber
Épidémiologie du dendroctone du pin
25
Photos : DPW Huber
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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.
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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
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Progression des infestations par le dendroctone du pin
29
Pin gris Pin blanc
Pin rouge
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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.
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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)
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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
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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
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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.
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Modélisation empirique
Données sur les espèces Données environnementales
Cadre de modélisation
Prédictions Temps Espace
Impacts du changement climatique Risque posé par les espèces envahissantes
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Cadre de modélisation
Modèles statistiques
Profils climatiques
Adéquation du climat du Canada pour le champignon pathogène exotique Ceratocystis
polonica
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• 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
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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.
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Distribution de C. polonica en Europe
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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)
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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
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Climat et répartition des espèces parasites
Cadre du modèle
Observer les tendances
y = f (x)
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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.
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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
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Conclusion principale
• Les conditions climatiques anormales déplacent l’aire de répartition de la population de coléoptères vers le nord.
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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.
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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.
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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
