Dendroécologie et génétique d'une population de hêtre (Fagus sylvatica) en marge chaude de l'aire de répartition de l'espèce

Abstract

Le changement climatique devrait causer un déclin des populations d'arbres forestiers résidant à des faibles latitudes, en marges chaudes de la distribution de l’espèce. En effet, le réchauffement et le stress dû au changement de l'équilibre hydrique devraient entraîner une réduction de la croissance et de la reproduction des arbres, et une augmentation de la mortalité. Cette thèse de doctorat étudie la structure démographique et génétique d'une population naturelle de hêtre (Fagus sylvatica) située dans un refuge climatique, en marge chaude de la distribution de l’espèce dans le sud-est de la France. Cette population persiste sur les pentes des gorges karstiques le long d’une rivière, le Ciron (Gironde), un lieu qui hébergeait déjà des hêtres pendant la dernière période glaciaire. L'objectif général de la présente thèse est de mieux comprendre comment cette population de refuge climatique a réussi à persister à travers les changements climatiques passés et comment elle pourrait répondre au réchauffement climatique. Le premier chapitre de thèse évalue la structure et la diversité génétique de l'ensemble de la population d'arbres adultes (n = 932) afin d’inférer son histoire postglaciaire. L'étude révèle que la population se compose de deux clusters génétiques avec différents niveaux de diversité. Cela peut refléter une population locale ancienne qui a été successivement colonisée par des génotypes d'immigrés. Le deuxième chapitre de la thèse étudie le système d'accouplement et les modèles de mouvement du pollen au sein de la population. Cela était possible en analysant les progénitures de graines provenant d'arbres mères sélectionnés (n = 30) tout le long de la population. L’étude montre que l'accouplement prédominant entre voisins génétiquement apparentés a entraîné une structure génétique spatiale très forte. Ce phénomène aide à expliquer le brassage lent des deux clusters génétiques présents dans la population. Le troisième chapitre de la thèse consiste en une analyse dendroécologique basée sur un tiers de la population adulte de hêtres (n = 317), plus 79 chênes pédonculés (Quercus robur) échantillonnés pour la comparaison. Les études sur les cernes annuels et la modélisation basée sur les projections climatiques révèlent que la croissance du hêtre a été relativement peu affectée par des conditions climatiques de plus en plus sèches. Une forte augmentation de la croissance radiale a été démontrée pour le hêtre entre 1860 et 1920 qui a atteint un plateau plus tard. Ensuite, la croissance a légèrement diminué depuis les années 1980, et cela ne sera probablement pas accentué à l’avenir d'après les scénarios climatiques futurs de la région. En outre, les analyses à des échelles fines, y compris les isotopes, montrent une grande hétérogénéité de performance entre les arbres en terme de croissance et d'efficience d'utilisation d’eau. Cela est en partie expliqué par la topographie locale de la vallée refuge, et pourrait également être influencé, dans une faible mesure, par le génotype des arbres.La combinaison des deux approches de recherche, la dendroécologie et l’écologie moléculaire, a permis à cette étude d'atteindre des meilleures connaissances sur cette population particulière de hêtres dans la vallée du Ciron et sur sa performance dans un environnement abiotique contraignant. Ces idées représentent des informations de base précieuses pour la conservation et la gestion de cette population et d'autres populations d'arbres forestiers dans un climat en évolution rapide.