Réponse du douglas à des évènements climatiques extrêmes : capacité d'adaption au changement climatique - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2009

Réponse du douglas à des évènements climatiques extrêmes : capacité d'adaption au changement climatique

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Abstract

Strong hydrological constraints, as those which accompanied the heat and drought wave which occurred in Europe during the summer 2003, affected the trees to strong functional and physiological adjustments, by limiting not only growth but also by affecting their survival. It is expected that limitations in water availability during trees' growing season will become more intense and frequent, arising many questions for the future forest ecosystems and their adaptation. Since the process of climate change is directional and fast, and the time frame of the trees is long, phenotypic plasticity should play a central role in the capacity of trees to adjust with the new climatic context. Our species of study, Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. menziesii (Mirb.) Franco) is a highly productive species. Its ecological requirements and its symptoms presented after the heat wave of 2003, make of Douglas-fir an appropriate species well adapted for the study of the trees response to water deficit to which will be exposed the majority of them in a near. Wood is a tissue integrating multiple processes, which we used to study how trees can acclimate and adapt to environmental constraints. Certain basic properties as density are related to adaptive functional processes related to xylem structure and thus are important for survival. Density is the consequence of cambial activity which itself responds to the variations of environment. Wood density was implied in the capacity of Douglas-fir trees to survive to the 2003 heat wave. The trees which survived have a higher trunk density than those which died. Surviving trees formed higher density rings than dead trees during several years before the 2003 heat wave. The ring 2003 shows that Douglas-fir acclimated itself by stopping its growth exceptionally early that year. Through an innovating approach, it was possible to connect the intra-ring density variations with the climate variations. These density variations were interpreted as tree response to water deficit during the growing season, in other words, as a measurement of its phenotypic plasticity (dendroplasticity). Clonal tests enabled us to study genetic variation of tree response to the heat wave and thus of dendroplasticity and also to compare it with genetic variation of microdensity variables. Microdensity profiles were largely used in genetic improvement programs for the selection of trees with desirable density characteristics. We show how microdensity profiles can be used to predict the survival capacity of Douglas-fir trees to climatic constraints allowing thus to integrate morphometric, physiological and adaptation to abiotic constraints characters.
Des fortes contraintes hydriques, comme celles qui ont accompagné la canicule qui s'est produite en Europe pendant l'été 2003, ont soumis les arbres à de forts ajustements fonctionnels et physiologiques, en limitant non seulement la croissance mais aussi en affectant leur survie. On s'attend à que des limitations de la disponibilité de l'eau pendant la saison de végétation des arbres, deviennent plus intenses et fréquentes, ce qui pose beaucoup de questions pour l'avenir des écosystèmes forestiers et leur capacité d'adaptation. Puisque le processus de changement climatique est directionnel et rapide, et la durée de vie des arbres est longue, la plasticité phénotypique devrait jouer un rôle primordial, conduisant les arbres à ajuster leur fonctionnement au nouveau contexte climatique. Le douglas (pseudotsuga menziesii var. menziesii (Mirb.) Franco), notre espèce d'étude, est une espèce très productive. Ses exigences écologiques et les symptômes observés chez le douglas après la canicule de 2003 font de celui-ci une espèce appropriée pour étudier la réponse des arbres aux déficits hydriques auxquels seront exposé la plupart d'eux dans un futur proche. Le bois est un tissu intégrateur de multiples processus que nous avons utilisé pour étudier comment les arbres peuvent s'acclimater et s'adapter aux contraintes du milieu. Certaines propriétés de base comme la densité sont en rapport avec des processus fonctionnels adaptatifs liés à la structure du xylème et donc sont importantes pour la survie. La densité est la conséquence de l'activité cambiale qui elle- même répond aux variations de l'environnement. La densité a été impliquée, chez le douglas, dans la capacité à survivre à la canicule de 2003. Les arbres qui ont survécu ont une densité du tronc plus élevée que ceux qui sont morts. Les arbres vivants ont formé des cernes avec une densité plus élevée que des arbres morts, ce durant plusieurs années avant la canicule 2003. Le cerne 2003 montre que le douglas s'est acclimaté en arrêtant sa croissance de manière exceptionnellement précoce cette année-là. Au travers d'une approche innovante, il a été possible de mettre en relation les variations de la densité du bois à l'intérieur du cerne avec les variations du climat. Ces variations de densité ont été interprétées comme des réponses de l'arbre aux limitations en eau pendant la saison de végétation, autrement dit, comme une mesure de sa plasticité phénotypique (dendroplasticité). Des dispositifs clonaux nous ont permis d'étudier la variation génétique de la réponse des arbres à la canicule et de la dendroplasticité et de la comparer avec celle des variables de microdensité. Les profils de microdensité ont été largement utilisés dans des programmes d'amélioration génétique pour la sélection d'arbres avec des caractéristiques de densité désirables. Nous montrons comme les profils microdensitométriques peuvent être utilisés pour prédire la capacité de survie du douglas aux contraintes du climat en permettant donc d'intégrer des caractères morphométriques, physiologiques et d'adaptation aux contraintes abiotiques.
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tel-02821935 , version 1 (06-06-2020)

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  • HAL Id : tel-02821935 , version 1
  • PRODINRA : 28069

Cite

Alejandro Martinez Martinez-Meier. Réponse du douglas à des évènements climatiques extrêmes : capacité d'adaption au changement climatique. Sciences du Vivant [q-bio]. Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts; AgroParisTech, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02821935⟩

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