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Sandra Angers-Blondin

 

Étudiante 3è cycle

School of Geosciences, University d'Édimbourg

Crew Building
Alexander Crum Brown Road
University d'Édimbourg
Édimbourg
Royaume-Uni
EH9 3FF


S.Angers-Blondin@sms.ed.ac.uk

 

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Direction

 
 

Projet de recherche

Déterminants climatiques et biotiques de la croissance et de l’expansion des espèces arbustives dans l'Arctique

Le réchauffement rapide de l’Arctique cause d’importants changements dans la toundra. Plusieurs espèces végétales, et en particulier les arbustes, répondent fortement à l’augmentation récente des températures. L’expansion des espèces arbustives pourrait accélérer le réchauffement climatique via des interactions complexes entre l’atmosphère et la végétation. Cependant, il est difficile de prédire la force de ces boucles de rétroaction, car d’autres facteurs que le climat peuvent contrôler la dynamique des populations d’arbustes à l’échelle locale. Par exemple, la compétition entre les arbustes pourrait limiter la croissance malgré des températures plus favorables. L’objectif de ce projet est de déterminer comment les interactions plantes-plantes affectent la réponse des communautés arbustives au climat. Mes questions de recherche sont les suivantes:

1- Est-ce que la compétition entre les arbustes affecte leur réponse au climat?

Je vais profiter d’une expérience passée où des arbustes ont été coupés (2007-2009; Kluane, Yukon) pour identifier d’éventuels changements dans les patrons de croissance des arbustes voisins. J’utiliserai des techniques dendroécologiques (analyse des cernes de croissance annuels) pour tester l’hypothèse que la diminution de la compétition à la suite de la coupe a entraîné une meilleure croissance (cernes plus larges) et une réponse plus prononcée au climat (corrélation plus forte entre la largeur des cernes et la température en été) chez les arbustes restants.

2- Est-ce que l’importance relative du climat et de la compétition comme déterminants de la croissance des arbustes varie selon la sévérité de l’environnement?

Cette étude aura lieu à quatre sites arctiques et subarctiques caractérisés par différents niveaux de température et de productivité : Kluane et l’île Herschel au Yukon, et Umiujaq et Salluit dans le Nord du Québec. À chaque site, je vais cartographier des populations d’arbustes et récolter des échantillons de bois pour analyser leur croissance. On peut s’attendre à ce que la croissance des arbustes soit davantage limitée par la compétition que par le climat aux sites plus chauds et productifs, et vice-versa aux sites où les conditions sont plus rigoureuses. À l’échelle locale, les arbustes entourés de plusieurs voisins, ou de voisins de grande taille, devraient démontrer une sensibilité climatique plus faible que les individus isolés.

3- Est-ce que la taille d’un arbuste influence sa réponse au climat?

Mon hypothèse est que des individus de grande taille répondent mieux aux fluctuations régionales du climat, car leur compétitivité et leur efficacité à acquérir des ressources font en sorte qu’ils sont moins vulnérables aux contraintes locales. Je vais analyser un jeu de données assemblé par le Shrub Hub (http://shrubhub.biology.ualberta.ca/) et comprenant des données de largeur de cernes et de taille (hauteur et largeur) pour plus de 1000 individus appartenant à 16 espèces et provenant de 24 sites de la région circumpolaire. Je vais utiliser des modèles mixtes pour déterminer si une plus grande taille est associée à de meilleures relations climat-croissance.

4- Existe-t-il des contraintes biotiques limitant la progression des arbustes au-delà de leur limite de répartition actuelle?

La disponibilité des substrats de germination ainsi que l’émission de composés toxiques (allélopathie) par certaines plantes peuvent interférer avec le recrutement des espèces arborescentes au-delà de la limite des arbres. Pour déterminer si ces contraintes ont un effet similaire chez les arbustes, je mettrai en place des expériences de germination aux sites de Kluane et de l’île d’Herschel. Je tenterai d’identifier le substrat de germination préféré de deux espèces de saules (Salix richardsonii et S. pulchra) en semant des graines sur du sol minéral exposé, un couvert de mousses, un couvert de lichens et du sol organique. J’exposerai également des graines à des solutions potentiellement toxiques préparées avec les feuilles des arbustes nains Empetrum nigrum and Vaccinium uliginosum. Si les arbustes sont influencés par ces facteurs biotiques de la même façon que les arbres, on peut s’attendre à ce que le taux de germination soit plus élevé sur le sol minéral que sur les autres substrats, et que les graines soumises aux traitements allélopathiques ne germent peu ou pas.

Le rôle de la compétition comme agent structurant des communautés végétales nordiques est mal quantifié mais possiblement plus important que généralement admis. La plupart des modèles du système terrestre tiennent pour acquis que l’expansion des espèces arbustives se produit uniformément dans le biome de la toundra, alors qu’une multitude de facteurs locaux, incluant les interactions plantes-plantes, peuvent influencer le taux d’expansion. Une meilleure compréhension des effets de la compétition sur la réponse des arbustes au climat est donc nécessaire pour améliorer les prévisions sur la transformation des paysages arctiques et les conséquences qui en découlent.

 
 

Communications scientifiques

Angers-Blondin, S., Boudreau, S., 2017. Expansion dynamics and performance of the dwarf shrub Empetrum hermaphroditum (Ericaceae) on a subarctic sand dune system, Nunavik (Canada) . Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 49(2): 201-211. DOI: 10.1657/AAAR0016-020.

Ropars, P., Angers-Blondin, S., Gagnon, M., Myers-Smith, I., Lévesque, E., Boudreau, S., 2017. Different parts, different stories: climate sensitivity of growth is stronger in root collars versus stems in tundra shrubs. Global Change Biology, 23(8): 3281-3291. DOI: 10.1111/gcb.13631.

 
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