Etude de la dynamique des peuplements forestiers

La dynamique des peuplements forestiers

Lorsque l’on s’intéresse à la modification des structures au cours du temps, on parle de dynamique des peuplements (Ponette, 2011 cité par Amula, 2013).Les peuplements peuvent être caractérisés de deux manières : o D’un point de vue statique en considérant le matériel sur pied présent à un moment donné; et o D’un point de vue dynamique en s’intéressant à la variation du matériel sur pied à une période donnée. Dans un sens restreint, la variation du matériel sur pied dans un intervalle de temps donné concerne des grandeurs cumulatives caractérisant soit la démographie (nombre d’individus) ou la production (par Exemple ; matière sèche, volume, surface terrière). La variation des effectifs résulte d’un bilan entre entrées et sorties (Begon et al., 1996). Si l’on s’intéresse à la production, la variation de matière résulte de trois facteurs principaux : recrutement (croissance de ce recrû), mortalité et accroissement du matériel sur pied présent aux deux périodes.

L’accroissement diamétrique

La croissance est étudiée par le biais de l’accroissement en taille des individus (Menga, 2011). L’accroissement peut être de plusieurs natures (Rondeux, 1999 cité par Doucet, 2007), notamment : o L’accroissement moyen périodique : accroissement moyen annuel durant une période de temps déterminée ; o accroissement annuel ou courant annuel : accroissement qui se produit dans le courant d’une année, o L’accroissement total ; accroissement depuis l’origine (temps 0) jusqu’à un âge donné; o L’accroissement moyen annuel ; accroissement total divisé par âge. o Une estimation des accroissements peut être faite à partir des différentes données des dispositifs d’études sylvicoles ou bien à partir des résultats d’analyse des cernes, pour les arbres possédant les cernes visibles.

Croissance en forêt tropical

Les caractéristiques de la croissance d’un individu varient au cours de l’ontogénèse (Oldeman and Van Dijk, 1991), notamment en fonction des variations de stature et de statut dans le peuplement. L’appartenance spécifique interagit également avec ces variations : une espèce peut-être « à croissance rapide » (ou plus rapide que d’autres espèces données) à certains stades de développement et « à croissance lente » (ou plus lente que d’autres espèces données) à d’autres stades ; elle peut plus ou moins s’accommoder de situation.En général, la circonférence du tronc, mesurée à 1,3 m (gbh : girth at breast height) ou au dessus des contreforts, est la seule grandeur facilement accessible pour des mesures à la fois suffisamment précises et répétées sur des dispositifs permanents, et joue donc un rôle fondamental en dendrométrie (Oldeman and Van Dijk, 1991).La caractérisation de la croissance est indispensable à la modélisation de la dynamique forestière, aussi bien dans un but de compréhension des processus fondamentaux de la structure et de la dynamique des peuplements forestiers ; que dans un but de prédiction de l’évolution des forêts tropicales dans un contexte climatique en plein changement. La méthode la plus couramment employée pour déterminer la croissance au niveau d’un peuplement ou au niveau spécifique est le suivi de dispositifs d’étude permanents (Sheil, 1995). La multiplication de ces dispositifs et leur suivi sur des périodes de plus en plus longues permettent progressivement d’avoir accès à des bases de données importantes (Condit et al., 2006, Phillips et al., 1994).

Les facteurs explicatifs de la croissance des arbres

La lumière est souvent considérée comme le principal facteur limitant la croissance et la survie des espèces de forêts tropicales humides. Or, sa distribution varie fortement spatialement et temporellement en forêt, en fonction de la structure de la forêt (Turner, 2001). D’une part, l’accès à la lumière est stratifié verticalement : les arbres de la canopée captent la majeure partie de la lumière, si bien que la luminosité peut passer de 100% au-dessus de la canopée (50 m) à 5% sous la canopée (20 m), et 1% au sol (Falster and Westoby, 2005). D’autre part, la présence de trouées de plus ou moins grande taille modifie localement cette stratification verticale de la lumière.
La caractérisation de la lumière disponible pour un individu donné n’est pas aisée en forêt, surtout pour les arbres adultes, même si plusieurs méthodes de caractérisation existent (Capers and Chazdon, 2004). L’effet significatif de la quantité de lumière disponible sur la croissance des arbres en forêt tropicale humide a été démontré dans de nombreuses études.
Au sein d’un peuplement hétérogène, des différences de croissance sont observées entre les espèces qui composent le peuplement (Vincent et al., 2002, Yamada et al., 2005). Le tempérament d’une espèce (pionnière, non pionnière, héliophile, tolérante à l’ombre…) est très lié à sa croissance (Poorter and Arets, 2003)

Caractéristiques démographiques (Le recrutement et Mortalité)

Les mécanismes impliqués dans la dynamique forestière sont variés (perturbations à grande échelle, chablis, …) et interviennent à des pas de temps et des échelles d’espace très différentes (Pascal, 1995). Les perturbations sont des événements plus ou moins ponctuels, d’origines naturelle ou anthropique, qui altèrent les écosystèmes (composition, structure et fonction). Elles constituent à ce titre l’un des moteurs essentiels de la dynamique des écosystèmes forestiers. La compréhension des mécanismes de restauration et de recolonisation du milieu par les organismes implique une connaissance du fonctionnement de l’écosystème, tant pour comprendre sa prédisposition aux perturbations que les processus qui accompagnent la restauration (Ponette, 2011 cité par Amula, 2012).

Recrutement

Le recrutement est par conséquent, le passage d’un individu non recensé lors de la campagne d’inventaire précédente, vers le diamètre de pré-comptage (dc) qui est de 10 cm (Picard & Gourlet-fleury, 2008). Le recrutement donne une image du renouvèlement des effectifs. C’est une variable importante pour comprendre la dynamique à long terme de la population. Les valeurs du recrutement peuvent être quantifiées à partir d’unité d’échantillonnage et par période de temps, en effectif, en surface terrière et en volume par espèce, ou groupe d’espèces ou toutes espèces confondues (Favrichon et al, 1998). Dans les forêts tropicales, Kariuki et al, (2006), notent que le nombre d’arbres recrutés dépend de l’espèce et de la densité des arbres de grand diamètre (≥ 40 cm).La croissance moyenne en diamètre varie en fonction des classes de diamètre selon une courbe généralement en cloche dont la maxime passe par les classes de 40 à 60 cm. Les arbres de cette taille on atteint la voûte et privilégient alors la croissance en diamètre, les plus petits privilégient la recherche de la lumière, donc la croissance en hauteur et les plus vieux sont entrés dans une phase de sénescence et voient leur performance diminuer (Frontier et Pichod-Vial, 1993).

La Mortalité

En ce qui concerne la mortalité, la détection des individus morts n’est pas du tout aisée. Elle exige une observation fine de chaque individu et notamment de son houppier et de son tronc. Certains individus morts peuvent échapper à la vigilance des opérateurs de terrain ou inversement, un individu noté mort peut finalement ne pas l’être. La mort d’un arbre peut appartenir à l’une de trois catégories : mort sur pied, chablis primaire, et chablis secondaire (arbre dont la chute a été causé par celle d’un chablis primaire). La mortalité par chablis peut également prêter à confusion, notamment lors de la détermination du type de chablis (Morneau, 2007). Le chablis primaire est l’arbre qui tombe en premier et en entraîne un certain nombre d’autres, les chablis secondaires. Dans un enchevêtrement de troncs à terre il n’est pas toujours aisé d’identifier celui qui est tombé en premier et qui a entraîné les autres (Boyemba, 2011).

La séquestration de carbone par l’arbre et la forêt

Les forêts sont des réservoirs importants de carbone, par leur biomasse et nécromasse, et via leur sol. Ce puits de carbone est cependant faible dans certaines forêts, et il n’existe que si elles grandissent ou si leur sol s’enrichit durablement en carbone. Le bois est composé à 50 % de carbone. Pour produire un mètre cube de bois, un arbre transforme une tonne de gaz carbonique (un gaz à effet de serre dont on cherche à limiter la concentration dans l’atmosphère) et participe ainsi à l’atténuation du changement climatique.
Le type de forêt a une importance dans la séquestration de carbone, les forêts tropicales ont d’abord été jugées neutres à l’égard du carbone, mais une étude récente a montré qu’elles étaient globalement aussi des puits de carbone (Chave et al., 2008). Deux méthodes de calcul peuvent être employées pour évaluer la séquestration de carbone dans la biomasse des forêts. D’une part, en estimant le stock de carbone dans ces forêts à différentes dates, on peut calculer le flux par différence entre ces stocks. D’autre part, en calculant directement la différence entre les flux entrant (accroissement en volume) et sortant (récolte de bois, mortalité) des forêts (Dupouey, 2009). La première méthode est aujourd’hui la plus fiable, car l’évaluation des stocks est techniquement plus simple, et en conséquence plus précise que celle des flux entrant et sortant. Elle repose sur l’utilisation de données homogènes, alors que la seconde nécessite de faire appel à des sources diverses en matière de définitions, de modes de collecte de données (Dupouey, 2009). Les stocks de carbone sont estimés à partir de la biomasse des arbres, c’est-à-dire de leur masse sèche en matière organique. Obtenir cette biomasse nécessite donc dans l’absolu de peser l’ensemble des éléments constitutifs d’un arbre. Ces mesures deviennent difficiles voire impossibles à l’échelle d’une forêt (Sola et al., 2012). Pour les racines, le travail de mesure est encore plus fastidieux et bien souvent des facteurs multiplicatifs sont appliqués directement à la biomasse aérienne pour éviter les mesures.