La chenille tordeuse de bourgeons en Ontario

Mod`eles d’´etudes ´ecologiques

Dans cette th`ese, la caract´erisation de la distribution spatiale des organismes `a ´echelles

multiples ainsi que la mise en ´evidence des liens entrepatterns `a multi-´echelles et

l’environ-nement ont ´et´e abord´es `a travers deux mod`eles d’´etudes ´ecologiques.

J’ai abord´e les questions d’ordre m´ethodologiques :

– Quelle m´ethode de statistiques spatiales utiliser pour identifier les ´echelles de

struc-turation de la variable ´etudi´ee ?

– Comment mettre en ´evidence les liens entre les structures spatiales et les variables

environnementales `a diff´erentes ´echelles ?

A partir d’un un jeu de donn´ees spatialis´es d´ecrivant les fr´equences de d´efoliation caus´ee

par une chenille tordeuse de bourgeons (Choristoneura fumiferana) de 1967 `a 1998 en

Ontario. Ce travail a ´et´e effectu´e en collaboration avec l’ Unit´e de Recherche Foresti`ere

M´editerran´eenne de l’INRA d’Avignon.

Nous avons appr´ehend´e la mise en ´evidence d’un syst`eme en patch hi´erarchique

dyna-mique, ainsi que l’inf´erence sur les processus mis en jeu dans un tel syst`eme `a partir de la

distribution spatiale des guillemots (Uria spp.) dans le golfe de Gascogne (France). Cette

´

etude a ´et´e effectu´ee en collaboration avec le Centre d’Etudes Biologiques de Chiz´e.Dans

ce chapitre, les deux mod`eles d’´etudes ainsi que les variables environnementales associ´ees

seront d´ecrits.

9.1 La chenille tordeuse de bourgeons en Ontario

La Tordeuse des bourgeons de l’´epinette (Choristoneura fumiferanaClem. (Lepidoptera :

Tortricidae)) est le principal ravageur forestier parmi les insectes dans l’est de l’Am´erique

du Nord. Cet insecte s’attaque principalement au sapin baumier (Abies balsamea i.e. qui est

son hˆote pr´ef´er´e) et aux ´epinettes blanches et noires, (Picea spp.). Lors des ´epid´emies, elle

d´etruit tous les arbres des forˆets de sapins denses et matures. Les p´eriodes o`u la population

de tordeuses est tr`es importante, et o`u de tr`es fortes d´efoliations surviennent, durent de 5 `a

15 ans (Candau et al., 1998). Entre les ´epid´emies, la population de tordeuses peut devenir

tr`es basse pendant des p´eriodes de l’ordre de 20 `a 100 ans (voir fig 9.2).

Fig. 9.1.Fr´equence de d´efoliation mod´er´ee `a forte en Ontario de 1967 `a 1998. La l´egende indique le nombre d’ann´ees o`u de la d´efoliation a ´et´e observ´ee. Trois zones de fortes fr´equences (ouest, centre, est) sont s´epar´ees par deux corridors de d´efoliation moins importantes. La ligne en pointill´e d´elimite la zone o`u la composition de la forˆet est disponible, d’apr´es (Candau & Fleming, 2005).

9.1.1 Historique des donn´ees de d´efoliation

L’impact ´economique des ´epid´emies de tordeuses est important. Lors de la derni`ere

´

epid´emie, la tordeuse a d´etruit au Qu´ebec l’´equivalent de 10 ans de coupe de r´esineux

(130 millions de m

nets de bois). Avec les feux, cette perturbation naturelle est la

prin-cipale cause de perte de mati`ere ligneuse au Canada. Dans les ann´ees 1930, ce fort

im-pact ´economique des ´epid´emies de tordeuses a contraint les grands forestiers industriels et

d’agence des ressources naturelles du Canada `a conduire des reconnaissances a´eriennes des

zones infest´ees par la tordeuse de bourgeons. En Ontario, le ”Forest Insect and Disease

Survey” (FIDS) du service forestier Canadien fut cr´e´e en 1936 avec pour objectif de

carto-graphier les zones infest´ees. Depuis 1941, chaque ann´ee des survols des forˆets exploitables

sont r´ealis´es. Les vols de reconnaissance commencent d`es que la saison de d´efoliation est

termin´ee, c’est-`a-dire habituellement de mi-juillet `a fin juillet. Les cartes de d´efoliation de

1967-1998 ont ´et´e compil´ees dans un syst`eme d’information g´eographique.

9.1 La chenille tordeuse de bourgeons en Ontario 61

Fig. 9.2. Cycle de la chenille tordeuse de bourgeonsChoristoneura fumiferanaen Ontario. Le cycle de vie deChoristoneura fumiferana, en Ontario d´ebute vers le d´ebut du mois d’aoˆut, moment o`u il y a ponte des ufs sur les aiguilles des arbres. Quelques jours plus tard (huit `a douze jours), les larves de stade1 ´emergent des oeufs et se r´efugient dans les cavit´es des branches. Elles se tissent alors un cocon, muent en une larve de stade 2 et passent l’hiver ainsi, sans se nourrir. Au printemps, de la fin mai `a la mi-juin, en fonction du climat, les larves de stade 2 sortent de leur abri et commencent `a s’alimenter, soit de vieilles aiguilles, soit de fleurs mˆales pleines de pollen, quand il y en a. Par la suite, elles vont consommer des nouveaux bourgeons au moment o`u ceux-ci d´ebourrent. Lors du d´eveloppement de la pousse, les larves ont tendance `a se cacher entre deux aiguilles qu’elles recouvrent de fils de soie. Elles peuvent ainsi s’alimenter sans se soucier d’ˆetre d´erang´ees. Elles mangeront ainsi jusqu’`a leur transformation en chrysalide. Par la suite, huit `a douze jours plus tard, ´emergera le stade adulte de la tordeuse, le papillon. Mesurant environ 22 mm d’une aile `a l’autre, le papillon est gris brun tachet´e de blanc. `A ce stade de son d´eveloppement, il ne cause aucun dommage `a la forˆet, outre celui de se reproduire. L’accouplement d´ebutera dans les 24 heures suivant l’´eclosion, et la ponte se poursuivra durant quatre `a six jours. Une femelle peut pondre entre 100 et 300 ufs qu’elle d´epose dans la partie sup´erieure de l’arbre, de pr´ef´erence sur les aiguilles expos´ees aux rayons du soleil.

Pour cette th`ese, nous avons extrait les fr´equences de d´efoliation pour la zone est de

l’Ontario (fig. 9.1). Les donn´ees de fr´equence de d´efoliation sont associ´ees `a une grille de

5 km de r´esolution. Pour obtenir des fr´equences `a chaque cellule de la grille, le nombre

d’ann´ees o`u de la d´efoliation a ´et´e observ´ee est divis´e par le nombre d’ann´ees de la p´eriode

´

etudi´ee (ici 29 ans).

9.1.2 Les donn´ees climatiques et les donn´ees de v´eg´etation

Les donn´ees historiques du climat sont des interpolations spatiales des minimums et

des maximums de temp´erature (x˚C) et de pr´ecipitation (mm) `a partir de 471 stations

m´et´eorologiques dans l’Ontario, l’est de Manitoba et l’ouest du Qu´ebec pour la p´eriode de

1961-1990 (Price et al., 2006). Ces donn´ees ont une r´esolution de 1 km (fig. 9.3).

Les donn´ees de v´eg´etation sont bas´ees sur des inventaires des ressources des forˆets par

l’ Ontario Ministery of Natural Resources ” (OMNR, 1996a). Pour ces inventaires, les

ca-ract´eristiques des forˆets ont ´et´e d´etermin´ees `a partir d’une combinaison d’interpr´etations

de photos a´eriennes et de campagne au sol, puis ont ´et´e synth´etis´ees sur une grille de 5 km

x 5 km et de 20 km x 20 km (OMNR, 1996b). Pour chaque cellule de la grille, les donn´ees

incluent : (1) les arbres dominants pour chaque classe d’ˆage (not´e de AGE10 `a AGE181),

(2) le pourcentage de sapin baumier et de l’´epinette blanche nomm´ee (FbSw), (3) le

pour-centage de sapin baumier, de l’´epinette blanche et de l’´epinette noire (FbSwSb), (4) FbSw

prend en compte les esp`eces d’arbres auxquelles la chenille tordeuse de bourgeons s’attaque

en premier, alors que FbSwSb couvrent la majorit´e des hˆotes de la chenille en Ontario (fig.

9.3) .

9.1 La chenille tordeuse de bourgeons en Ontario 63

Fig. 9.3. Cartographie de la fr´equence de d´efoliation et des variables bioclimatiques. Fr´equence de d´efoliation : FreqDef : le nombre d’ann´ees o`u de la d´efoliation a ´et´e observ´ee est divis´e par le nombre d’ann´ees de la p´eriode ´etudi´ee (ici 29 ans) ; MinTWinter : Minima des temp´eratures en hiver pour la p´eriode de 1961-1990. MinTSpring : Minima des temp´eratures au printemps pour la p´eriode de 1961-1990 ; Prec-Jun : Moyennes des pr´ecipitations au mois de Juin pour la p´eriode de 1961-1990. FbSw : Pourcentage de sapin baumier et de l’´epinette blanche. FbSwSb : pourcentage de sapin baumier, de l’´epinette blanche et de l’´epinette noire.