LIEU DU STAGE
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), 1919 route de Mende, Montpellier
PERIODE DE STAGE
6 mois entre février 2022 et mars 2023

ENCADRANT du stage
Isabelle Chuine, [email protected]

Co-encadrants :
Hendrik Davi, URFM, Avignon, [email protected]
Cathleen Petit, URFM, Avignon, [email protected]

DESCRIPTION DU STAGE
Contexte et objectif
Ce stage s’intègre dans le cadre du projet BiodivOc FAGADAPT et du projet LIFE Climat « Natur’Adapt » porté par les RNF (réserves naturelles de France) qui visent à élaborer un diagnostic de vulnérabilité de la hêtraie de la réserve naturelle de la Massane au changement climatique afin d’anticiper les mesures de gestion.
Le hêtre est la seconde essence forestière la plus vulnérable au changement climatique en France après le chêne pédonculé (ONERC 2014). La hêtraie de la Massane est l’une des populations les plus méridionales de France, isolée des autres hêtraies, et non exploitée depuis plus d’un siècle. Elle présente depuis 2003 des taux de mortalité bien supérieurs à la normale (29%). Pour ces raisons, elle est devenue un site pilote pour l’étude des effets du changement climatique sur les forêts tempérées.
L’objectif du projet FAGADAPT est de déterminer comment la hêtraie de la Massane fera face au réchauffement climatique dans les prochaines décennies et si elle sera capable de s’y adapter génétiquement. Dans cette forêt, le peuplement de hêtres présente une grande diversité phénologique, avec notamment deux groupes distincts d’arbres, l’un à débourrement précoce et l’autre à débourrement tardif. La date de débourrement est un trait phénotypique fortement impliqué dans l’adaptation au changement climatique. Le projet FAGADAPT vise à
1. identifier les facteurs génétiques sous-jacents à cette variation grâce à des marqueurs GWAS sur 150 individus précoces et tardifs,
2. estimer l’impact de cette différenciation de trait sur la fitness des deux types en utilisant des modèles de fonctionnement de l’arbre,
3. comparer les prédictions de ces modèles aux performances des arbres observées in situ,
4. prédire le devenir des deux types de phénotypes dans les conditions climatiques futures afin de fournir des informations sur le flux de gènes assisté potentiel dans les forêts de hêtres en Occitanie pour favoriser son adaptation.

L’objectif de ce stage est de prédire les performances des hêtres précoces et des hêtres tardifs de la Massane dans les conditions climatiques historiques (1976-2015) et futures (2020-2100, scenarios climatiques RCP 4.5 et RCP 8.5) à l’aide de trois modèles de fonctionnement de l’arbre PHENOFIT4, PHENOFIT5, CASTANEA, afin de déterminer quel phénotype sera le mieux adapté aux conditions climatiques futures et l’utiliser dans des plans de gestion adaptative.

Méthodologie
Dans un 1er temps, le modèle PHENOFIT5 sera paramétré pour le hêtre de la Massane à partir des données collectées depuis 2016 sur la population de la Massane et des données de la littérature. Les modèles PHENOFIT4 et CASTANEA ont déjà été paramétrés pour les hêtres de la Massane.
Dans un 2e temps, les modèles PHENOFIT4, PHENOFIT5, CASTANEA seront utilisés pour prédire les performances des deux types de phénotypes sur la période historique sur l’ensemble de la réserve à la résolution spatiale de 10 m. Les performances prédites sous climat historique, en terme de survie, croissance et succès de reproduction seront comparées aux données de terrain collectées depuis 20 ans à la Massane afin de déterminer quel modèle prédit le mieux le comportement des hêtres et comment le décalage phénologique entre les deux types de phénotypes affecte les performances des arbres.
Dans un 3e temps, le meilleur modèle sera utilisé pour prédire les performances des deux types de phénotypes sous conditions climatiques futures qui seront comparées pour déterminer quel type sera le mieux adapté à ces conditions, afin de dégager des pistes de gestion adaptative de la forêt de la Massane, par exemple en identifiant quel phénotype utiliser pour un plan de régénération assistée.

Publications de l’équipe encadrante relative au sujet
Chuine I. et E. Beaubien (2001) Phenology is a major determinant of temperate tree distributions. Ecology Letters, 4: 500-510.
Saltré F., Saint-Amant R., Gritti E.S., Brewer S., Gaucherel C., Davis B.A.S. & Chuine I. (2013). Climate or migration: what limited European beech postglacial colonization? Global Ecol. Biogeogr., 22(11):1217-1227.
Saltré F, Duputié A, Gaucherel C, Chuine I (2015) How climate, migration ability and habitat fragmentation affect the projected future distribution of European beech. Global Change Biology, 21 (2), 897-910.
Petit-Cailleux, C., Davi, H, Lefèvre, F., Garrigue, J., Magdalou, J.-A., Hurson, C., Magnanou, E. and Oddou-Muratorio., S. (2020) Comparing statistical and mechanistic models to identify the drivers of mortality within a rear-edge beech population. bioRxiv 645747, ver. 7 peer-reviewed and recommended by PCI Ecology.
Gauzere J, Teuf B., Davi H., Chevin LM., Caignard T., Leys B., Delzon S., Ronce O., Chuine I. (2020) Where is the optimum? Predicting the variation of selection along climatic gradients and the adaptive value of plasticity. A case study on tree phenology. Evolution Letters 4(2): 109-123. 10.1002/evl3.160

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