Climate warming strengthens the effect of silviculture on ecosystem services in uneven-aged mountain forests
En utilisant le simulateur Samsara2, cette étude démontre que le réchauffement climatique amplifie la productivité et l'efficacité économique de la sylviculture sélective dans les forêts de montagne à âges inégaux en intensifiant la compétition pour la lumière, bien que ces gains se fassent souvent au détriment d'une biodiversité liée aux arbres réduite et de structures de peuplement simplifiées.
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Les forêts de haute montagne ne sont pas des paysages statiques ; ce sont des systèmes vivants qui négocient constamment un équilibre délicat entre les arbres eux-mêmes et le climat qui les entoure. Dans ces environnements accidentés de haute altitude, la principale limite à la vitesse de croissance d'un arbre est souvent le froid. Plus la saison de croissance est courte, plus le développement des arbres est lent, et plus ils luttent pour rivaliser pour le soleil. Cependant, à mesure que la planète se réchauffe, ces barrières de froid s'abaissent, permettant potentiellement aux arbres de croître plus vite et plus grand que jamais auparavant. Mais la vitesse en nature vient rarement sans un coût. Lorsque les arbres croissent plus vite, ils entrent aussi en compétition plus féroce pour la lumière. Les arbres les plus hauts captent le plus de soleil, projetant des ombres plus profondes qui peuvent étouffer leurs plus petits voisins. Cette dynamique est centrale dans le fonctionnement des forêts, particulièrement en Europe, où de nombreuses forêts de montagne ne sont pas gérées par la coupe rase et le replantage, mais par une méthode appelée la sylviculture à couvert continu. Dans cette approche, les forestiers sélectionnent soigneusement des arbres individuels pour la récolte, visant à maintenir l'intégrité de la canopée forestière, à préserver un mélange d'âges et d'espèces, et à fournir un flux constant de bois tout en protégeant le sol et en stockant le carbone. La question critique pour l'avenir est de savoir si cette gestion sélective et méticuleuse fonctionnera toujours face au changement climatique, ou si le monde qui se réchauffe modifiera fondamentalement les règles du jeu.
Pour répondre à cela, les chercheurs Nathéo Beauchamp, Georges Kunstler et Benoit Courbaud se sont tournés vers une simulation informatique sophistiquée plutôt que d'attendre des décennies pour obtenir des résultats réels. Ils ont utilisé un modèle numérique appelé Samsra2, qui agit comme un laboratoire virtuel pour les forêts. Ce modèle suit chaque arbre individuellement, calculant la quantité de lumière reçue, sa vitesse de croissance et son moment de mort, sur la base d'interactions complexes entre le climat et la compétition. L'équipe a mis en place un scénario présentant une forêt de montagne irrégulière typique composée d'épicéa de Norvège, de sapin pectiné et de hêtre commun. Ils ont lancé ces simulations sur une période de trois cents ans, un intervalle de temps assez long pour voir comment la structure de la forêt évolue et se stabilise. Ils ont testé deux scénarios climatiques distincts : un climat froid, représentatif de l'époque actuelle, et un climat futur nettement plus chaud, tout en maintenant la disponibilité en eau constante pour isoler les effets de la température. Au sein de chaque climat, ils ont appliqué six styles de gestion différents. Ceux-ci allaient de la récolte aléatoire à deux stratégies spécifiques : une où les arbres étaient retirés en petits groupes dispersés pour créer des trouées pour les espèces aimant la lumière, et une autre où des arbres spécifiques à haute valeur étaient choisis comme « arbres d'élite » et leurs voisins immédiats étaient retirés pour leur donner un accès maximal à la lumière du soleil. Ils ont également varié l'intensité de l'éclaircie, laissant soit un peuplement dense d'arbres, soit un peuplement plus ouvert.
Les simulations ont révélé qu'un climat plus chaud stimule effectivement la productivité forestière, mais qu'il modifie la logique interne de la forêt de manières qui dépendent fortement de la façon dont la forêt est gérée. Dans le scénario plus chaud, les arbres ont poussé plus vite, particulièrement les dominants qui avaient déjà une longueur d'avance. Cette croissance accélérée a intensifié la compétition pour la lumière, créant un fossé plus marqué entre les géants et les plus petits. Les grands arbres sont devenis encore plus grands, tandis que les plus petits ont fait face à une pression accrue et à des taux de mortalité plus élevés, un processus connu sous le nom d'auto-éclaircie. Crucialement, l'étude a montré que l'efficacité des choix du forestier était amplifiée par ce réchauffement. Lorsque les gestionnaires utilisaient des stratégies sélectives pour favoriser des arbres spécifiques, le climat plus chaud amplifiait l'avantage de croissance de ces arbres choisis. Par exemple, lorsque les forestiers sélectionnaient des épicéas ou des sapins spécifiques pour être les « arbres d'élite » et éliminaient leurs concurrents, le climat plus chaud permettait à ces arbres choisis de croître si vigoureusement qu'ils dominaient le peuplement. Cela a conduit à des peuplements comprenant moins d'individus, mais des arbres beaucoup plus grands. Cependant, ce succès s'accompagnait d'un compromis. L'accent agressif mis sur ces arbres à haute valeur, combiné au réchauffement climatique, a évincé le hêtre commun, une espèce qui prospère à l'ombre. Dans les scénarios de gestion sélective, le hêtre a été presque exclu de la forêt dans le climat plus chaud, alors qu'il restait une partie significative de la forêt dans le scénario de gestion aléatoire.
Les conséquences pour la capacité de la forêt à fournir des services ont été profondes et variaient selon le style de gestion. Les stratégies sélectives, axées sur la maximisation de la valeur du bois, sont devenues encore plus efficaces économiquement dans le climat plus chaud. En libérant les arbres les plus précieux de la compétition, la forêt a produit plus de bois de haute qualité et a stocké plus de carbone dans la biomasse vivante de ces grands arbres. Toutefois, ce gain économique s'est fait au détriment de la biodiversité. La structure de la forêt est devenue plus simple, dominée par quelques grands conifères, ce qui a réduit la variété des habitats disponibles pour d'autres espèces. En revanche, la stratégie de gestion aléatoire, qui ne ciblait pas d'arbres spécifiques, a maintenu un mélange plus diversifié d'espèces et de tailles, incluant une proportion élevée de hêtres dans le climat plus chaud. Cette approche a abouti à une forêt moins productive en termes de bois de haute valeur, mais plus riche en biodiversité liée aux arbres et en bois mort, qui sont vitaux pour de nombreux organismes forestiers. L'étude suggère qu'à mesure que le climat se réchauffe, l'écart entre ces différents résultats de gestion s'élargira. Les choix que font les forestiers aujourd'hui ne détermineront pas seulement la quantité de bois qu'ils obtiendront ; ils dicteront si la forêt deviendra un moteur hautement productif et simplifié pour le bois et le carbone, ou un écosystème complexe et diversifié privilégiant la biodiversité. Le réchauffement climatique ne fait pas que faire pousser les arbres plus vite ; il renforce la main du gestionnaire, rendant les règles spécifiques qu'il applique à la forêt plus puissantes pour façonner son avenir.
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