Au Québec, on retrouve deux types de forêt distincts : la forêt tempérée nordique au sud et la forêt boréale au nord.
Ces écosystèmes forestiers fournissent une diversité de services importants au fonctionnement global de la planète et de notre économie. On peut par exemple penser au stockage de grandes quantités de carbone atmosphérique, aux habitats pour de nombreuses espèces, ainsi qu’à la fourniture de matière première pour l’industrie du bois, qui est un pilier de l’économie québécoise et canadienne.
Étudiant au doctorat à l’UQAT, je travaille sur le potentiel de colonisation de l’érable à sucre, du bouleau jaune et de l’érable rouge au nord de leur aire de répartition, dans la forêt boréale mixte. Ces trois espèces emblématiques des forêts d’Amérique du Nord sont d’une importance capitale au niveau économique (bois d’œuvre, fabrication de contreplaqué, pâte, ou sirop d’érable pour l’érable à sucre) et contribuent à la diversité des forêts québécoises.
Cet article fait partie de notre série Forêt boréale : mille secrets, mille dangers
La Conversation vous propose une promenade au cœur de la forêt boréale. Nos experts se penchent sur les enjeux d’aménagement et de développement durable, les perturbations naturelles, l’écologie de la faune terrestre et des écosystèmes aquatiques, l’agriculture nordique et l’importance culturelle et économique de la forêt boréale pour les peuples autochtones. Nous vous souhaitons une agréable – et instructive – balade en forêt !
La forêt mixte, entre biome tempéré et boréal
La forêt mixte est située au niveau de la zone de transition (écotone) entre les forêts boréale et tempérée.
Elle désigne la région où ces deux forêts se rencontrent, créant une zone dans laquelle les caractéristiques de ces deux types de forêts s’entremêlent. Cet amalgame se caractérise par une coexistence complexe entre les espèces feuillues tempérées et les conifères typiques de la forêt boréale.
C’est dans cet écotone que les feuillus tempérés atteignent la limite nord de leur répartition.
Un futur incertain pour la forêt boréale mixte
L’impact combiné de l’augmentation des températures (de 2 à 8 °C d’ici 2100) et de l’aménagement forestier dans la forêt boréale mixte pourrait modifier la croissance et la distribution des espèces tempérées. Les services écosystémiques fournis par ces espèces pourraient être alors altérés.
Cette transformation pourrait être profonde. Car les espèces de feuillus tempérés pourraient migrer vers le nord et même devenir des espèces dominantes au sein des peuplements de la forêt boréale mixte.
Un tel changement dans la composition forestière de la forêt boréale mixte pourrait avoir des conséquences majeures pour l’industrie forestière, les régimes de perturbations naturelles et la biodiversité associée aux espèces d’arbres dominantes dans les forêts. Cependant, l’incertitude entourant l’implication des facteurs qui influencent le succès de l’établissement et de la croissance des feuillus tempérés dans la forêt boréale mixte reste considérable.
Il est essentiel de comprendre comment la croissance et la capacité d’établissement des feuillus tempérés au sein des peuplements de la forêt mixte sont influencées par des facteurs tels que le climat, les caractéristiques du sol et les interactions de compétition entre les arbres pour obtenir une vision complète de l’avenir de la forêt boréale mixte.
Des feuillus dans la forêt boréale mixte ?
Dans le cadre de mes travaux de doctorat, nous avons tenté de modéliser les interactions de compétition entre les arbres en tenant en compte des effets des changements climatiques sur leur croissance. Ce modèle simule chaque arbre dans un peuplement. Chaque année, les arbres croissent, se reproduisent et peuvent éventuellement mourir. La croissance de chaque arbre dépend de la lumière que l’arbre reçoit, de la compétition pour les nutriments et pour l’espace, et du climat.
Dans notre étude, publiée dans la revue Ecography, nous avons exploité ce modèle pour évaluer la capacité des feuillus tempérés à s’établir au sein de peuplements de la forêt boréale mixte. Pour ce faire, nous avons procédé à la modélisation de peuplements typiques de la forêt boréale mixte, auxquels nous avons intégré des espèces de feuillus tempérés, offrant l’opportunité de coloniser ces peuplements.
Nous avons montré que les trois espèces de feuillus tempérés pouvaient coloniser le peuplement. Le bouleau jaune avait une meilleure capacité de colonisation, avec ses graines plus nombreuses et plus légères qui peuvent se disperser plus loin. L’érable rouge et l’érable à sucre présentaient quant à eux des capacités similaires pour coloniser les peuplements mixtes boréaux. Cependant, l’érable à sucre montrait une meilleure capacité à coloniser les forêts plus vieilles, en raison de sa croissance supérieure sous une canopée fermée.
La capacité d’établissement des feuillus tempérés dans la forêt boréale mixte était plus élevée dans les peuplements les plus jeunes, ainsi que dans les peuplements après une coupe totale. Par conséquent, l’aménagement forestier et les feux de forêts, en rajeunissant les paysages de la forêt mixte boréale, pourraient accélérer la migration des espèces d’arbres tempérés vers le nord.
L’augmentation des températures due aux changements climatiques ne devrait pas augmenter la capacité des feuillus tempérés à coloniser les peuplements de la forêt boréale mixte, que ce soit dans le climat actuel ou dans des scénarios de forçage climatique élevé. Cela signifie que le climat ne serait pas un facteur influençant la limite nord de répartition des espèces de feuillus tempérés, et que les changements climatiques ne devraient pas avoir d’effet immédiat sur la distribution nordique des feuillus tempérés.
Les types de sols de la forêt boréale mixte pourraient cependant être une limite à la croissance des feuillus tempérés. Dans des sols argileux, la croissance de l’érable rouge et de l’érable à sucre serait faible et ne leur permettrait pas d’être compétitifs avec les espèces déjà présentes, qui tolèrent très bien l’argile.
Les facteurs régissant la croissance des arbres tels que le climat, le sol et la compétition interagissent ensemble et peuvent rendre les prédictions concernant la distribution future des différentes espèces d’arbres très complexes.
Des effets tant positifs que négatifs
L’établissement des feuillus tempérés dans la forêt boréale mixte pourrait accroître la complexité et la diversité dans les peuplements. Cela pourrait renforcer la résistance et la résilience de la forêt boréale mixte face aux perturbations.
La présence des feuillus tempérés en forêt boréale mixte pourrait notamment atténuer les épidémies de tordeuse des bourgeons de l’épinette, car la proportion de sapins et d’épinettes serait plus faible et ces espèces seraient davantage dispersées dans les peuplements.
L’établissement des feuillus tempérés provoquera une augmentation de la proportion de feuillus dans le paysage. Ce phénomène, connu sous le nom « d’enfeuillement », est observé dans la forêt boréale mixte depuis les 100 dernières années et est principalement dû à l’aménagement forestier. Cet enfeuillement pourrait rendre les épidémies de livrée des forêts plus sévères. Cet insecte défoliateur s’attaque aux feuillus et spécialement au peuplier faux-tremble, au bouleau à papier et à l’érable à sucre.
Enfin, les régimes de feux de forêt pourraient être modifiés par les différences d’inflammabilité des feuillus et des conifères. La présence de feuillus tempérés, qui sont moins inflammables que les conifères, pourrait rallonger les cycles de feu. Cet effet positif sera cependant associé à un défi majeur pour l’industrie forestière qui aménage la forêt boréale mixte, puisque la filiale est actuellement tournée majoritairement vers les conifères.
On ne peut s’arrêter là
D’autres études de modélisation sont nécessaires pour explorer l’impact d’autres facteurs susceptibles d’influencer la capacité des feuillus tempérés à coloniser la forêt boréale mixte.
On peut notamment penser à l’impact du sol et des mycorhizes (symbiose entre les racines des plantes et des champignons) sur la germination et la croissance des arbres. Mais aussi à la prise en compte des phénomènes météorologiques, tels que les gelées tardives, qui peuvent affecter la survie et la croissance des jeunes arbres tempérés.
De plus, une modélisation à l’échelle du paysage serait bénéfique pour prendre en considération la topographie du terrain, un facteur potentiellement influent sur la capacité des feuillus tempérés à s’établir plus au nord.