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10 découvertes 2010

Vive la diversité !

[1] _Foresterie Université du Québec à Montréal


07/01/2011
L’industrie forestière a toujours cru que le meilleur moyen d’augmenter la productivité des arbres était de reboiser avec une seule espèce, comme l’épinette. Elle avait tout faux.

Par Catherine Dubé

Christian Messier et Alain Paquette viennent d’ébranler un dogme de la foresterie. Ces deux chercheurs du département des sciences biologiques de l’Université du Québec à Montréal (UQAM) ont publié, en septembre dernier, une étude qui remet complètement en question ce qu’on enseigne dans les facultés. «Depuis toujours, les futurs ingénieurs forestiers se font dire que les forêts peu diversifiées sont plus productives. Ils croient donc que les arbres pousseront mieux s’ils sont tous de la même espèce, dit Christian Messier. Notre étude démontre le contraire.»

L’article, publié en ligne par la revue scientifique Global Ecology and Biogeography, prouve en effet que biodiversité et productivité vont de pair. Plus une forêt compte d’espèces diversifiées, mieux les arbres se portent, et plus on peut récolter de bois quand ils arrivent à maturité.

Pour en arriver à cette conclusion, les chercheurs ont utilisé l’imposante base de données constituée par le ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, qui effectue le suivi rigoureux de la croissance des arbres de la province depuis 40 ans.

Le Ministère dispose de 36 000 «placettes» disséminées partout sur le territoire, des espaces d’environ 400 m2, en pleine forêt, où les arbres sont discrètement identifiés avec de la peinture par les techniciens du Ministère, qui reviennent mesurer leur diamètre tous les 10 ans environ; ils peuvent ainsi estimer la hauteur de l’arbre et son volume.

Cette banque de données sert essentiellement à évaluer les quantités de bois disponibles pour la coupe forestière. Mais cette mer de chiffres contenait également tout ce qu’il fallait pour vérifier l’hypothèse des chercheurs. Ils ont sélectionné les données concernant les arbres adultes de 12 000 endroits. Et ils les ont fait parler.

Pourquoi personne ne l’avait-il fait avant eux? «Parce que personne n’y avait pensé!» répond Christian Messier.

Pourtant, ils n’étaient pas les premiers à soupçonner que la diversité d’une forêt comporte de nombreux bienfaits. Dès 1859, Charles Darwin citait, dans L’origine des espèces, les témoignages de jardiniers ayant observé que leurs plantes poussaient mieux quand ils utilisaient plusieurs cultivars plutôt qu’un seul. En 1988, l’écologiste états-unien G. David Tilman a fait la preuve magistrale des bénéfices de la biodiversité, grâce à un événement imprévu. Il cultivait des parcelles de plantes herbacées dans des champs du Minnesota – certaines diversifiées, d’autres pas – quand une sécheresse terrible a sévi dans cet État. Il s’est aperçu que les plants des parcelles variées avaient bien mieux résisté. Cependant, faire le même genre de démonstration en milieu naturel, sur des arbres qui mettent des années à pousser, représentait tout un défi.

La simple préparation des données a exigé des mois de labeur, et les deux chercheurs de l’UQAM ont dû utiliser une méthode statistique très complexe pour arriver à leurs fins.

«La productivité de la forêt n’est pas seulement liée à la biodiversité. De nombreux facteurs, comme le climat, le sol, la compétition entre les espèces, entrent aussi en jeu», souligne Alain Paquette. Son collègue ajoute: «Plus on descend vers le sud du Québec, par exemple, plus les espèces sont nombreuses et mieux la végétation pousse. On observe donc une corrélation entre le nombre d’espèces et la productivité. Mais, c’est surtout parce que le climat est plus doux que ça pousse mieux!»

En discutant avec ses collègues du Centre d’études de la forêt, Alain Paquette a trouvé la bonne formule. Il a utilisé ce que les mathématiciens appellent des «équations structurelles» pour déterminer la juste place de chaque variable. La pièce maîtresse de l’étude est une série de schémas, contenant les noms des variables, reliés par un enchevêtrement de flèches, et des chiffres qui donnent une valeur à chacune des variables. «C’est avec un modèle de ce type que les scientifiques ont réussi à démontrer le lien entre la cigarette et le cancer chez l’humain, note Alain Paquette. Il fallait une approche statistique permettant d’éliminer tous les facteurs confondants comme la sédentarité, l’alimentation, etc.»

Autre originalité de l’étude, les chercheurs ne se sont pas contentés de compter le nombre d’espèces pour déterminer la biodiversité d’un milieu. Ils ont plutôt analysé la variabilité de ce que les biologistes appellent les «traits fonctionnels», c’est-à-dire la profondeur des racines, la forme des feuilles, le besoin en azote, etc. Cela donne une mesure beaucoup plus fine. «Une forêt où poussent des épinettes et des bouleaux jaunes est beaucoup plus diversifiée qu’une autre où poussent des bouleaux jaunes et des bouleaux blancs, même si ces deux forêts contiennent le même nombre d’espèces», illustre Alain Paquette.

Cette approche novatrice permet d’expliquer logiquement la découverte des chercheurs. «Quand une forêt présente des traits fonctionnels diversifiés, elle fait un meilleur usage des ressources, ce qui la rend plus productive», poursuit le biologiste. Par exemple, si une espèce aux racines profondes, comme le pin, cohabite avec une autre aux racines superficielles, comme l’épinette, les arbres utilisent au maximum les ressources nutritives du sol. Alors que, dans une forêt peu diversifiée où les arbres plongent leurs racines à la même profondeur, ils sont tous en compétition pour les mêmes ressources et poussent moins.

C’est ce qui explique aussi que la biodiversité soit encore plus bénéfique en forêt boréale qu’en milieu tempéré. «Au départ, je pensais que ce serait l’inverse, puisque les forêts des milieux tempérés comptent d’avantage d’espèces», dit Christian Messier. Dans la forêt tempérée du sud du Québec, il y a effectivement plus d’espèces que dans la forêt boréale, mais il s’agit surtout de feuillus, comme l’érable et le hêtre, qui ont des racines et un besoin en lumière semblables. La forêt boréale comporte moins d’espèces, mais elles sont si différentes qu’elles tirent mieux profit des ressources environnanes pour croître. Les deux espèces dominantes, le peuplier faux tremble et l’épinette noire, font très bon ménage. Le peuplier a besoin de beaucoup de lumière, alors que l’épinette noire tolère bien l’ombre, et elle pousse en dessous.

De quoi remettre en question les pratiques de reboisement, qui consistent le plus souvent à faire de la monoculture d’épinettes blanches ou noires, ou encore de pin gris.




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