Pourrons-nous bientôt sauver les forêts en les déménageant plus au Nord ?

Par une matinée fraîche de septembre, les pas de Brian Palik atterrissent tranquillement sur un chemin dans une lumière vacillante, sous une canopée de pins rouges dans les Northwoods emblématiques du Minnesota. Un pin rouge mature, également appelé pin de Norvège, est un grand arbre droit qui prospère pendant les hivers froids et les étés frais. Il s'agit de l’arbre officiel de l’État du Minnesota et une cible précieuse de l'industrie du bois.

Mais l’époque de domination du pin rouge pourrait disparaître. Dans les décennies à venir, le changement climatique rendra le pin rouge et d’autres arbres de Northwoods de plus en plus vulnérables aux combinaisons destructrices d’étés plus longs et plus chauds et d’hivers moins extrêmement froids, ainsi qu’aux sécheresses, tempêtes de vent, incendies de forêt et infestations d’insectes. Le changement climatique modifie les conditions écologiques dans les régions froides trop rapidement, ne laissant pas la possibilité aux arbres de s’adapter.

Brian Palik, un écologiste forestier de la Station de recherche du Nord du Service forestier du Département de l'Agriculture des États-Unis, s'arrête et montre du doigt un nouveau venu sous la canopée de pins rouges : un arbre à feuilles caduques, le caryer amer, aussi haut qu'un œil d'éléphant et mesurant environ 3 mètres de haut et âgé de huit ans. «Ça se passe vraiment bien», dit-il.

Ce caryer amer ne devrait probablement pas prospérer dans la forêt expérimentale de Cutfoot, dans le centre-nord du Minnesota, près de Grand Rapids. Il a probablement commencé par un semis dans une pépinière de l’Illinois, dans le sud, où les gels profonds sont moins extrêmes. Normalement, si un semis adapté au sud est planté dans un climat trop froid comme celui-ci, il risque d’être endommagé par le gel et sa survie est menacée. Mais le feuillage vert et luxuriant du nouveau venu respire la bonne santé.

C’est un signe prometteur dans un projet qui vise à maintenir la croissance des forêts dans un monde en réchauffement.

Dans la forêt expérimentale de Cutfoot en 2016, le Service forestier a planté des plants de huit espèces d'arbres à partir de graines récoltées dans des bois jusqu'à plusieurs centaines de kilomètres plus au sud, dans le cadre d'une expérience dirigée par Brian Palik. Quatre espèces sont originaires de cette région nordique : le pin blanc, le chêne rouge du Nord, le chêne à gros fruits et l'érable rouge. Quatre espèces sont rares ou non indigènes : le chêne blanc, le caryer amer, le cerisier noir et le pin ponderosa.

Il y a vingt ans, ces plants du sud auraient probablement eu du mal à prospérer ici. Aujourd’hui, Palik et son équipe peuvent constater le succès de presque tous les arbres du sud qu’ils ont plantés. "Ils sont en plein essor", dit-il, "ce qui indique que le climat leur convient", même si les chercheurs ne connaissent pas encore la santé à long terme des plants. Chez sept des huit espèces, le taux de survie est de 85 à 90 %.

"Le climat typique du sud du Minnesota d'il y a 20 ans se retrouve désormais dans le nord du Minnesota", explique Palik. Les conditions climatiques se sont déplacées d’environ 320 kilomètres vers le nord en seulement deux décennies.

Le projet de Palik est une expérience de migration assistée par la forêt, c'est-à-dire la relocalisation d'arbres pour aider les forêts à s'adapter et à prospérer malgré le réchauffement de leurs habitats dû au changement climatique. Les forestiers qui préconisent la migration assistée ne visent généralement pas à sauver des espèces spécifiques. En déplaçant des arbres, ils souhaitent contribuer à maintenir des forêts productives pour de multiples avantages tels que le stockage du carbone, la filtration de l’eau, l’habitat de la faune, la beauté récréative et le bois.

Expérimenter la migration assistée appelle à penser autrement la nature. Alors que la restauration écologique se tourne généralement vers le passé pour trouver des indices sur la réparation des endroits dégradés, les forestiers qui étudient la migration assistée plantent des arbres d'un climat plus chaud qui pourraient avoir de meilleures chances de prospérer dans des conditions futures plus chaudes.

Les entreprises forestières déplacent depuis longtemps des arbres pour améliorer la production de bois sur des terres privées. Mais les gestionnaires forestiers se sont jusqu’à présent montrés prudents à l’égard des projets de migration assistée à des fins de conservation sur les terres publiques. La plupart de leurs projets étaient expérimentaux et à petite échelle, déplaçant généralement des populations d'arbres sur des distances relativement courtes vers les parties nord de leur aire de répartition d'origine.

Aujourd’hui, cependant, la recherche sur la migration assistée à des fins de conservation devient plus audacieuse face aux inquiétudes croissantes concernant les futures perturbations des forêts dues au changement climatique. Et le mouvement se développe à l’échelle internationale, avec des recherches menées en Espagne, au Canada et au Mexique. Aujourd’hui, l’étude de Palik est l’un des 14 projets de recherche d’un réseau nommé Sylviculture adaptative au changement climatique (ASCC). La plupart des forestiers qui expérimentent la migration assistée plantent des arbres plus au nord ou plantent des arbres depuis des altitudes plus basses vers des altitudes plus élevées.

Les sites en Amérique du Nord comprennent des forêts mixtes de mélèzes et de conifères de l'Ouest dans la forêt nationale de Flathead au Montana ; diverses forêts de pins et de feuillus au Jones Center à Ichauway en Géorgie ; les forêts d'épicéas et de sapins de la forêt domaniale du Colorado ; et les forêts mixtes de pins et de feuillus de la forêt expérimentale de Petawawa, en Ontario, au Canada. Certains scientifiques du Service forestier, dont Palik, s'attendent à ce que la migration assistée passe du statut de sujet de recherche à celui de stratégie de gestion standard.

Conformément à cette tendance, le Service forestier et de nombreuses autres agences fédérales et étatiques envisagent de réviser leurs politiques pour s'adapter à cette stratégie. Le US Fish and Wildlife Service, par exemple, envisage d'autoriser les gestionnaires forestiers à déplacer des espèces au-delà de leur aire de répartition historique.

Selon certains biologistes, déplacer artificiellement une forêt comporte des risques. Les espèces déplacées pourraient devenir envahissantes ou perturber l’équilibre écologique de la forêt. Mais, selon Brian Palik, « le risque de ne pas essayer de déplacer les espèces en raison du changement climatique est plus grand ».

Diversifier ou décliner

La migration assistée a été proposée pour la première fois dans les années 1980, lorsque certains biologistes prévoyaient que les conditions de l'habitat pourraient changer trop rapidement pour que les espèces puissent suivre le rythme. Des propositions récentes ont appelé à déplacer les espèces menacées vers de nouveaux habitats où elles auraient de meilleures chances de prospérer : les loups gris du Mexique dans le nord de l'Arizona, du Nouveau-Mexique ou du Texas, par exemple, ou les papillons bleus Karner plus au nord du sud du Michigan.

Palik et d’autres scientifiques forestiers travaillent cependant sur une solution de conservation différente. Ils veulent sauver les forêts menacées d’un nouveau déclin, voire de la disparition, en plantant un grand nombre d’arbres plus adaptés au climat du sud, diversifiant ainsi les forêts afin que leur canopée puisse survivre.

« Les forêts meurent rapidement et croissent lentement », explique Lee E. Frelich, écologiste forestier au Centre d'écologie forestière de l'Université du Minnesota. À mesure que le changement climatique se poursuit, dit-il, certaines forêts pourraient disparaître, remplacées par des prairies envahissantes qui n'offrent pas les types d'habitats fauniques ni les autres avantages que procurent des forêts saines. « Votre seule option dans ce cas », dit-il, « est d’introduire de nouvelles espèces ou de vivre avec ce que fait la nature », ce qui – dans les cas de changement climatique extrême – « sera probablement une végétation broussailleuse et non une forêt pendant un certain temps ».

Le changement climatique a déjà contribué à une perte rapide des forêts. Au cours des dernières décennies, les forêts de tous les continents forestiers ont subi d'intenses vagues de chaleur et de sécheresse exacerbées par le changement climatique, explique Henrik Hartmann, écophysiologiste à l'Institut Julius Kühn pour la protection des forêts en Allemagne et auteur principal d'une étude sur la disparition des forêts en Allemagne publiée dans l'édition 2022 de la Revue annuelle de biologie végétale.

Les extrêmes font naturellement partie de l’histoire biologique d’une forêt, et les arbres s’y adaptent généralement – mais cette fois, c’est différent. "Ces extrêmes étaient suffisants pour amener les arbres à la limite ou au-delà de la limite du fonctionnement", explique Hartmann.

Les terres aux hivers froids, comme les Northwoods du Minnesota, sont affectées de manière disproportionnée par le changement climatique, qui provoque des hivers plus courts, des étés plus secs et des saisons d'incendie plus longues.

Le Minnesota possède l'un des climats les plus froids des 48 États contigus des États-Unis, car il est fortement influencé par l'Arctique. Mais l’Arctique s’est réchauffé quatre fois plus vite que le reste de la Terre depuis 1979, et l’État connaît désormais les hivers les plus rapides des 48 Etats contigus. Depuis 1970, les températures hivernales moyennes au Minnesota ont augmenté de près de 5 degrés Fahrenheit.

Au cours des 50 dernières années, le Minnesota s'est réchauffé plus rapidement que tout autre État des 48 vEtats contigus, le réchauffement le plus fort étant enregistré en hiver.

Le Minnesota est également inhabituel car il compte quatre grandes limites végétales à l'intérieur de ses frontières : principalement des conifères de climat froid dans les Northwoods ; les arbres à feuilles caduques tempérés tels que les chênes et les érables au centre et au sud-est de l’État ; et d'anciennes prairies et forêts-parcs à trembles, aujourd'hui principalement des terres agricoles, à l'ouest et au sud-ouest.

Aujourd’hui, ces frontières s’estompent. Les arbres à feuilles caduques tempérés ont commencé à envahir le sous-étage des conifères des Northwoods parce que le réchauffement climatique a commencé à les favoriser. De nombreuses espèces d'arbres de Northwoods, y compris le pin rouge, perdront probablement de plus en plus de leur aire de répartition méridionale habitable à mesure que le réchauffement se poursuit. Lorsque les arbres de Northwoods disparaissent de la scène dans la chaîne sud, les chercheurs craignent que la migration des arbres à feuilles caduques pour les remplacer se produise beaucoup trop lentement pour que des couverts forestiers sains et continus survivent.

Dans le même temps, l’écologie des Northwoods devient de plus en plus précaire. À mesure que le changement climatique se poursuit, des étendues géantes de conifères du Nord risquent de plus en plus de s’effondrer soudainement – en quelques années seulement – à cause de la combinaison de sécheresses d’origine climatique, d’infestations d’insectes et d’autres pressions. De nombreuses espèces d’arbres indigènes du Nord pourraient ne plus y pousser parce qu’elles ne seraient plus adaptées au changement climatique de la région.

Récemment, Frelich et ses collègues ont étudié une série d'impacts possibles de la hausse des températures – largement dépendants des scénarios d'émissions de dioxyde de carbone – sur les forêts du Minnesota d'ici 2070. Une augmentation de 1 degré Celsius au-dessus des températures moyennes de 1979 à 2013 permettrait aux forêts de feuillus de continuer à croître et d'envahir les Northwoods. Avec une augmentation de 6 degrés Celsius, les prairies couvriraient la majeure partie du Minnesota, seules les forêts de feuillus survivant dans la partie nord-est.

Le Minnesota possède plusieurs habitats écologiques majeurs, ou biomes.

Accélérer le rythme de la nature

Dans le monde entier, les arbres se déplacent du nord au sud, de haut en bas des montagnes en réponse au changement climatique sur le long temre, leurs graines étant dispersées par les vents et transportées par les animaux.

Selon Hartmann, de nombreuses forêts peuvent mettre un millénaire à atteindre l'équilibre dans un nouvel emplacement. Ce n’est pas vraiment un problème pour les forêts, qui finissent par migrer ; au lieu de cela, c’est un problème pour les individus. Le week-end en Allemagne, les gens se promènent dans les collines, les montagnes et à travers les forêts, ce qui est très populaire comme loisir, explique Hartmann. Mais maintenant, « ils sont tous choqués : on dirait la lune et la forêt est morte ».

L'attente de nouveaux arbres peut prendre un certain temps : certaines espèces d'arbres doivent atteidre l'âge de 25 ans avant de produire leurs premières graines. « Si nous voulons bénéficier de tous les services [des forêts], comme ce que nous avions il y a seulement dix ans, alors nous devrions peut-être envisager d'avoir quelques options supplémentaires », dit Hartmann. « Nous devrions penser à conserver une forêt et non la forêt que nous connaissons. »

C’est ce que Julie Etterson, généticienne évolutionniste à l’Université du Minnesota Duluth, avait en tête lorsqu’elle a cofondé le Forest Assisted Migration Project avec Meredith Cornett, alors de Nature Conservancy, et David Abazs de l’Université du Minnesota Extension. Etterson craignait que le déclin des arbres indigènes ne crée des ouvertures pour les espèces végétales envahissantes et cherchait un moyen de préserver les forêts en se déplaçant progressivement vers les arbres du sud. Le projet de migration assistée par la forêt vise à créer un marché régional pour les plants d’arbres adaptés au climat cultivés par les fermes et pépinières locales, sur la base des principes de recherche d’Etterson et Cornett.

Pour une étude, Etterson et ses collègues ont acquis des plants de chêne rouge et de chêne à gros fruits cultivés à partir de graines collectées dans deux zones climatiques : une dans le nord du Minnesota et une plus proche du centre de l'État. Les travailleurs ont planté les plants sur 16 sites dans deux zones de semences du nord dans le cadre d'un projet de reboisement de Nature Conservancy, et les arbres ont été mesurés pendant trois ans. Le chêne rouge provenant de graines du sud – adaptées à un climat légèrement plus chaud – présentait une survie plus élevée, une croissance plus rapide et d'autres avantages par rapport au type d'arbre du nord. Les résultats pour le chêne à gros fruits du sud, bien que plus mitigés, étaient également généralement meilleurs que pour le chêne à gros fruits du nord.

Les expériences d'Etterson en matière de migration assistée, réalisées en collaboration avec Nature Conservancy et des agences publiques, fournissent une base scientifique pour inclure des arbres adaptés au climat dans les efforts de reboisement en cours dans l'État : en 2023, par exemple, Nature Conservancy a planté 1,4 million de plants dans le nord du Minnesota, dans le cadre d'un objectif multipartite visant à planter 10 millions de plants sur les terres publiques d'ici la fin de 2024. Au fur et à mesure qu'ils plantent, les travailleurs sélectionnent environ les trois quarts des plants de la manière traditionnelle : les graines sont collectées dans une zone climatique, cultivés en semis dans cette zone et plantés également dans cette zone. Le reste des plants provient de graines parentales récoltées dans les forêts plus au sud.

«Nous utilisons ceux qui, selon la science, sont les mieux placés pour devenir des gagnants en matière d'adaptation climatique», déclare Chris Dunham, directeur associé de la résilience des forêts chez Nature Conservancy à Duluth. Mais ils changent lentement la donne, dit-il, « parce qu’il existe également de nombreuses inconnues concernant les systèmes naturels ».

Le cadran tourne lentement pour une autre raison : les pépinières de l’État ne peuvent pas fournir suffisamment de plants locaux pour répondre à la demande croissante d’arbres « intelligents face au climat ». Abasz a donc commencé à organiser une chaîne d'approvisionnement plus large de collecteurs de semences, de producteurs de plants et d'acheteurs, et s'est fixé un objectif sur cinq ans visant à étendre la coopérative de producteurs agricoles et forestiers à un réseau de 100 agriculteurs et pépinières pour cultiver chacun 10 000 plants adaptés au sud et cultivés localement par an. Le programme augmenterait ensuite le nombre de contrats d'achats avec des agences de restauration telles que les services forestiers des comtés.

À travers tout cela, le Forest Assisted Migration Project recommanderait quels jeunes arbres planter, à quels emplacements, en les désignant comme verts, jaunes ou rouges. Les désignations sont basées sur les résultats des recherches d’Etterson, les contributions d’experts et différents types de migration assistée.

Les écologistes expérimentent trois types de migration assistée par la forêt pour l’adaptation au climat. Les scientifiques testent la migration assistée de la population (à gauche) en déplaçant les arbres indigènes vers des climats légèrement plus frais au sein de leur aire de répartition actuelle. Dans le cadre d’expériences de migration assistée (au centre), les chercheurs déplacent les arbres juste au-delà de leur aire de répartition historique actuelle, là où la dispersion naturelle est encore possible. La migration assistée des espèces (à droite) signifie déplacer les espèces vers des climats différents au-delà de ceux où elles pourraient disperser les graines.

Les semis désignés comme verts sont considérés comme sûrs à planter dans le nord du Minnesota car ils y prospèrent déjà. Les semis d’espèces indigènes du sud seraient plantés plus au nord, mais dans leur aire de répartition historique. C’est ce qu’on appelle la migration assistée de la population.

Les arbres désignés comme jaunes nécessitent plus de prudence. Il s’agit d’une migration assistée de l’aire de répartition : déplacer les espèces au-delà de leur aire de répartition historique actuelle pour suivre le changement climatique. Ce processus imite également ce que pourrait faire la dispersion naturelle des graines. « Ce sont des espèces qui peuvent être simplement rampantes dans notre région ou qui ont de très petites populations dans notre région », explique Abazs, comme la pruche du Canada et le hêtre américain.

Ces semis du sud sont plus susceptibles de devenir des arbres résilients. Entre autres choses, les arbres adaptés au climat peuvent fleurir plus tôt dans l’année et mettre fin à leur croissance plus tard à l’automne, capturant ainsi des périodes de photosynthèse plus longues.

Enfin, les arbres désignés comme rouges par le Forest Assisted Migration Project seraient ceux qui ne pourraient pas disperser naturellement leurs graines vers le nord du Minnesota en raison de la distance trop grande. Le déplacement de cette catégorie d’arbres serait considéré comme une migration assistée des espèces. Les semis de l’extrême sud du Minnesota ou du nord de l’Iowa, par exemple, seraient désignés comme rouges. "Ce sont des sujets que nous n'envisageons pas pour l'instant", déclare Abazs.

Une leçon de la ponderosa

L’une des espèces déplacées par Palik dans la forêt expérimentale de Cutfoot aurait obtenu une note rouge selon ces directives. Mais Palik parie sur l’arbre comme futur conifère inestimable pour le nord du Minnesota.

Palik a prélevé des plants de pin ponderosa à partir de graines collectées dans le nord-ouest du Nebraska, à des centaines de kilomètres au sud et à l'ouest, et les a plantés dans des parcelles expérimentales à des fins de recherche. Même si seulement un cinquième d’entre eux ont survécu, ceux qui ont survécu ont prospéré. Son expérience suggère que le pin ponderosa – un grand arbre aux longues aiguilles utilisé pour le bois mais adapté aux étés plus chauds et plus secs et aux hivers plus modérés – pourrait un jour prospérer dans le nord du Minnesota si le pin rouge tombait.

Les feuillus tempérés continueront de se développer dans les Northwoods, mais ils ne pourront pas remplacer les pinèdes caractéristiques qui définissent la façon dont de nombreux habitants du Minnesota vivent dans la région, dit Palik.

De nombreux gestionnaires forestiers pourraient éventuellement être confrontés à un choix : envisager de déplacer les arbres du sud vers les zones du nord, ou éventuellement se retrouver avec moins de forêts productives pour le bois d'œuvre et d'autres utilisations.

Il est impératif, dit Palik, que nous travaillions au maintien des forêts utiles. « Les forêts de la fin du siècle ne seront pas les forêts de vos grands-pères », dit-il. "Mais ce sera la forêt dont hériteront vos petits-enfants."

Note de l'éditeur : cet article a été modifié le 25 mars 2024 pour clarifier les propositions visant à aider à sauver le loup gris mexicain, une espèce en voie de disparition. Il s’agirait de déplacer les loups vers les régions nord de l’Arizona, du Nouveau-Mexique ou du Texas ; les parties méridionales de ces États font déjà partie de l’aire de répartition historique de l’animal.

Traduit et publié avec l'aimable autorisation de Knowable Magazine. L'article original est à retrouver ICI.