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<Dossier Agropolis

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Coordination scientifique :
Sandra Ardoin-Bardin
(IRD), Nicolas Arnaud (CNRS),
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Mélanie Broin
broin@agropolis.fr
Tél. : +33 (0)4 67 04 75 06

Version électronique
Chantal Salson, salson@agropolis.fr


 

Compétences de recherche de Montpellier et du Languedoc-Roussillon

dans l'étude des impacts et adaptations au changement climatique

Comment l’évolution affecte-t-elle la dynamique d’extinction et de changements d’aire de distribution dans le contexte des changements globaux ?

Copyright et légende : © A. Duputié - Effet de la plasticité phénotypique sur la persistance de trois arbres forestiers sous scénario de réchauffement climatique (période 2081-2100)

© A. Duputié - Effet de la plasticité phénotypique sur la persistance de trois arbres forestiers sous scénario de réchauffement climatique (période 2081-2100)

Le projet EvoRange, financé par le programme « Sixième extinction » de l’ANR, a été coordonné par l’ISEM. Il réunissait des équipes de Grenoble (Laboratoire d'Écologie Alpine), de Paris (École Normale Supérieure et Muséum national d'Histoire naturelle) et de Montpellier (CEFE).

Plusieurs questions étaient soulevées par le projet :

  1. Quand l’évolution peut-elle empêcher une population déclinante de s’éteindre ?

  2. Quels sont les rôles respectifs de la migration, de la plasticité phénotypique et de l'adaptation génétique lors des déplacements d’aire prédits par les changements globaux ? Comment ces différents facteurs interagissent-ils ?

  3. Qu’est-ce qui explique que la niche écologique évolue rapidement dans certaines populations ou espèces et qu'elle soit fortement conservée dans d’autres ?


Pour répondre à ces interrogations, l'ISEM et ses partenaires ont mobilisé différentes méthodes complémentaires. Des modèles mathématiques et informatiques sont développés pour simuler, d'une part, l’adaptation d’espèces soumises à un stress et, d'autre part, leur déplacement en réponse à des pressions nouvelles. Les équipes de recherche prennent également avantage des phénomènes d’évolution très rapide des microbes pour observer au laboratoire leur adaptation à différentes conditions stressantes et les facteurs limitant cette adaptation. Par ailleurs, à une échelle très différente, elles utilisent aussi des reconstructions phylogénétiques pour estimer si les préférences climatiques se sont diversifiées rapidement entre espèces proches ou si elles sont restées semblables à celles de l’ancêtre.
Les modèles développés suggèrent notamment que la dispersion facilite, plus souvent qu’elle ne les contraint, l’expansion géographique et l’adaptation à des conditions nouvelles. Ces contraintes évolutives peuvent être renforcées par certains types de dispersion (comme celle du pollen), par des contraintes génétiques, ou par des patrons de sélection conflictuels sur différents traits adaptatifs. Bien qu’elle soit évoquée fréquemment comme un mécanisme majeur de mitigation des conséquences du changement climatique, la plasticité phénotypique de la phénologie a des conséquences contrastées et très variables selon les espèces sur la persistance des populations d’arbres européens en marge nord et sud de leur répartition.


Légende : Chez les arbres forestiers, la date d’apparition des premières feuilles dépend des températures hivernales et printanières. La plasticité phénotypique est souvent pensée comme un facteur facilitant l’adaptation à des conditions nouvelles. Le modèle mécaniste PHENOFIT prédit, à partir des réponses phénologiques au climat journalier, la tolérance au gel et à la sécheresse, la répartition d’essences forestières à l’échelle continentale. Nous avons utilisé ce modèle de façon nouvelle afin d’évaluer le rôle de différents mécanismes d’adaptation dans la définition de ces aires de répartition dans les climats actuels et simulés pour le futur (collaboration avec le CEFE Montpellier et GEPV à l'Université de Lille 1). En particulier, en altérant dans le modèle la réponse de la phénologie des arbres aux variations du climat dans l’espace et le temps, nous avons étudié le rôle de la plasticité phénotypique dans la définition de l’aire géographique et la niche climatique. De façon surprenante, le modèle prédit que les variations phénologiques dues à la plasticité phénotypique ont un effet mineur sur la valeur sélective dans les conditions climatiques historiques, à l’exception des marges de la niche où ces variations peuvent soit faciliter l’expansion de l’espèce, soit la contraindre fortement selon les espèces ou le type de marge (chaude ou froide). L’effet de la plasticité phénotypique augmente fortement sous les différents scénarios de changement climatique. Ces cartes montrent les zones en Europe où ces ajustements date d’apparition des feuilles avec la température ont un effet prédit positif (en rouge), ou un effet négatif (en bleu) pour la persistance des arbres sous le climat local. Ces cartes sont simulées pour la période 2081-2011 sous un scénario de réchauffement climatique, de gauche à droite pour le Hêtre, le Chêne sessile et le Pin sylvestre. Les zones pointillées sont les zones où chaque espèce peut persister sous ce scénario de changement climatique.



En savoir plus

Ophélie Ronce, ophelie.ronce@univ-montp2.fr

Date de publication : 01/02/2015


Imprimer le chapitre 2. Changement climatique & Biodiversité et écosystèmes , dans lequel figure cet exemple




 


 
 

Mise à jour le 11/03/15


 




Extrait du site http://www.agropolis.fr/changement-climatique/exemple.php?id=143