Effets de la sécheresse sur les dégâts d insectes et champignons forestiers

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1 Effets de la sécheresse sur les dégâts d insectes et champignons forestiers Hervé JACTEL, Jérôme PETIT, Marie Laure DESPREZ LOUSTAU, Dominique PIOU, Sylvain DELZON (INRA France), Andrea BATTISTI (Univ. Padoue), Julia KORICHEVA (London University, UK) 5 èmes Journées du GEFF Le Teich, octobre 2011 LM Nageleisen

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3 IPCC CLIMATE CHANGE 2007: THE PHYSICAL SCIENCE BASIS. CH. 11 (2007) Avril 2011

4 Sécheresse Effets indirects sur la santé des forêts via les modifications de la qualité alimentaire ou de la résistance des arbres qui influencent les dégâts d insectes Climat (sécheresse) dégâts Arbre Insectes Champignons

5 Des sécheresses plus sévères auront elles pour conséquence une augmentation des dégâts d insectes et de champignons en forêt? Une méta analyse des publications scientifiques Une méta analyse est une analyse d analyses, une approche statistique qui permet de dégager des conclusions générales d une série d expériences (publiées) ayant testé la même question, de façon quantitative et non biaisée. Elle permet de répondre àdeux grands types de question: Quelle est la magnitude moyenne d un effet quand on prend en compte toutes les études qui l ont estimé? Quels facteurs expliquent la variation de cet effet?

6 Publications inclues dans la méta analyse si elle répond à6 critères: 1. Comparaison de dégâts (défoliation, perte de croissance, mortalité ) 2. Quantifiés par moyenne, variance et taille de l échantillon 3. Sur une essence forestière donnée 4. Par une espèce donnée d insecte ou de champignon 5. Entre un lot d arbres témoins et un lot d arbres stressés 6. Stress hydrique quantifié par la pression de sève (PS) d = J N S,N T Moyenne Stress Ecart Moyenne Type S,T Témoin

7 Total 100 études 26 espèces d arbres 14 champignons pathogènes, 27 insectes herbivores 49 publications, publiées entre 1975 et 2010 Hedges' effect size (± var) d ++ = 0,21 [ ] + dégâts sur arbres en stress hydrique % des cas avec moins de dégâts dans les arbres stressés

8 Définition de groupes fonctionnels d insectes et champignons Ravageurs et pathogènes 1aires: Ravageurs et pathogènes 2aires: capables d infecter des arbres vigoureux se développent sur arbres affaiblis Vivants sur organes foliaires (feuilles, aiguilles, jeunes pousses) photosynthèse Vivants sur organes ligneux (écorce, tronc, bois, racines) structure

9 Réponse àla sécheresse des groupes fonctionnels d insectes et champignons Mean effect size (Hedges' d ) Primary Agents primaires agents on Organes woody organs ligneux Primary Agents primaires agents on Organes foliar organs foliaires Secondary Agents secondaires agents Organes woody organs ligneux Charançons Pourridiés racinaires Défoliateurs Pucerons Scolytes Endophytes

10 Quantification de l intensité du stress hydrique PS témoin PS stress PS 50 Tension cavité Pression de sève = perte de 50% de la conductivité hydraulique en raison de la cavitation du xylème Poids

11 Tree species PL 50 Populus euramericana Prosopis glandulosa Eucalyptus marginata Populus tremuloides Gleditsia triacanthos Betula pendula Larrea tridentata Quercus rubra Acer saccharum Quercus robur Populus nigra Pinus resinosa Pinus strobus Pinus ponderosa Pinus sylvestris Quercus pubescens Pinus taeda Picea abies Pinus pinaster Picea sitchensis Pistacia vera Quercus cerris Abies concolor Quercus suber Quercus ilex Tolérance àla sécheresse

12 Insectes et pathogènes SECONDAIRES sur organes LIGNEUX PS control PS stress PS 50 4 Intensité Stress 3 Effect size (Hedges' d ) % 20% 40% 60% 80% 100% 120% PS Ψ stress P Stress / P PS 50 50

13 Réponse des insectes et pathogènes secondaires sur organes ligneux: l hypothèse de l équilibre croissance / différentiation Photosynthèse = énergie Herms and Mattson 1992 Croissance des cellules métabolites 1aires Trade-off Différentiation des cellules métabolites 2 aires Stress hydrique 0 faible intense

14 Réponse des insectes et pathogènes secondaires sur organes ligneux: l hypothèse de l équilibre croissance / différentiation Métabolites 2aires = défenses de la plante 0 faible intense Plus de dégâts par les ravageurs 2aires Stress Moins de dégâts par les ravageurs 2aires

15 Réponse des insectes et pathogènes primaires : l hypothèse Plant Stress (ou du ratio C/N) White 1969 Stress hydrique hydrolyse protéines + osmoprotecteurs riches en N flux de N vers canopée C N C N + de dégâts des pathogènes 1aires sur organes foliaires C N C N - de dégâts des pathogènes 1aires sur organes ligneux 0 modéré Water stress

16 Défoliateurs, pucerons Nécroses foliaires Scolytes Ophiostoma Fusarium Pissodes, pyrale, cochenilles, Phytophtora, chancres, pourridiés racinaires Endophytes Sphaeropsis Hypoxylon

17 Conclusions La sécheresse n engendre pas nécessairement plus de dégâts par les insectes et champignons pathogènes forestiers L effet de la sécheresse sur la santé des forêts dépend de 3 facteurs: 1. Les traits de vie des insectes et champignons pathogènes: -1 aire vs. 2 aires - vivant sur organes foliaires vs. ligneux 2. L intensité de la sécheresse (modérée vs. sévère) 3. La tolérance intrinsèque à la sécheresse de l espèce d arbre (P50) Une grande inconnue Les effets du changement climatique sur les ennemis naturels

18 Etude financée par le GIP ECOFOR et le projet BACCARA Biodiversity and Climate Change A Risk Analysis