Perturbations

La végétation de la zone boréale subit l’impact de régimes de perturbations naturelles allant des perturbations qui remplacent les peuplements, telles que les incendies graves et les épidémies d’insectes, aux perturbations à plus petite échelle associées aux vides dans la canopée créés par les chablis, la pourriture des racines, la faible profondeur d’enracinement ou la mortalité localisée par les insectes. Les attributs des perturbations naturelles (fréquence, gravité, durée et étendue) influencent la composition, la taille et le stade de succession des écosystèmes boréaux (Brandt et al., 2013).

Les feux de forêt sont une perturbation courante dans la forêt boréale. Les estimations vont de 5 à 20 millions d’hectares qui sont brûlés chaque année, avec de grandes variations dans le régime et le comportement du feu à travers le biome (de Groot et al., 2013). Par exemple, au Canada, la superficie totale brûlée est en moyenne d’environ 2,5 millions d’hectares par an, et a varié au cours des trois dernières décennies entre 630 000 ha en 2001 et 7 millions d’hectares en 1995 (Canadian Forest Service, 2018). L’intervalle de retour moyen des feux varie de 50 à 150 ans dans l’Ouest canadien (Johnstone et Chapin, 2006), à plus de 500 ans dans certaines régions de l’Est canadien (Bouchard et al., 2008). Les incendies dans les régions boréales de l’Amérique du Nord ont tendance à se produire sous forme de feux de couronne intenses qui remplacent les peuplements ; dans les régions continentales aux étés secs, les grands incendies peuvent couvrir plus de 100 000 ha (Kneeshaw et al., 2011). En revanche, la superficie annuelle brûlée en Russie a été signalée comme variant de 7 à 16 millions d’hectares pour la période 2002-2011, avec un peu moins de 80 % classés comme des feux de surface d’intensité faible à modérée (de Groot et al., 2013 ; Krylov et al., 2014). En effet, les données issues de l’imagerie satellitaire confirment que les feux nord-américains ont une intensité plus élevée qui augmente proportionnellement au pourcentage de couverture des arbres, ce qui indique des feux de couronne, alors que les feux russes ont en moyenne une intensité plus faible et indépendante du pourcentage de couverture des arbres, ce qui est globalement plus indicatif des feux de surface (Wooster et Zhang, 2004). Ces différences dans le comportement des incendies boréaux, qui peuvent entraîner des effets nets contrastés sur le climat en raison des différences dans les émissions atmosphériques et l’albédo terrestre, sont probablement liées à la composition des forêts et à l’écologie des incendies spécifique aux espèces (Rogers et al., 2015). Le genre Picea, qui est plus abondant en Amérique du Nord qu’en Russie, favorise les feux de couronne en ayant un feuillage d’aiguilles hautement inflammable et une habitude de branches vivantes basses agissant comme un combustible en échelle. En revanche, la forte teneur en humidité des aiguilles à feuilles caduques de Larix, plus abondantes dans les forêts boréales de Russie, ne favorise pas les feux de couronne (de Groot et al., 2013).

Les épidémies d’insectes qui tuent ou endommagent les arbres peuvent également être observées dans les écosystèmes des forêts boréales. Selon l’année, les insectes peuvent affecter des zones plus importantes que les incendies dans la zone boréale du Canada (Service canadien des forêts, 2018). Dans l’Est du Canada, la tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana), un défoliateur avec un intervalle de retour de 30 à 40 ans qui affecte principalement le sapin baumier, défolie périodiquement plusieurs millions d’hectares de forêts. Dans l’ouest du Canada, des épidémies du dendroctone du pin ponderosa (Dendroctonus ponderosae), avec une périodicité d’environ 40 ans, ont été observées dans toutes les espèces de pin mais se produisent principalement dans le pin tordu (Pinus contorta) (Taylor et al., 2006). Bien que les défoliateurs causant des dépérissements à grande échelle soient rares dans la partie occidentale de l’Eurasie boréale, le papillon de nuit sibérien (Dendrolimus spp.) peut provoquer une défoliation massive dans les forêts de mélèzes de Sibérie (Kneeshaw et al., 2011). Comme les insectes sont souvent spécifiques à un hôte, n’attaquant qu’une seule ou un petit nombre d’espèces, les schémas de mortalité et les distributions des classes d’âge ont tendance à être beaucoup plus disparates après des épidémies d’insectes qu’après des perturbations par le feu (Bergeron et Fenton, 2012). Cependant, les perturbations causées par le feu et les insectes dans la forêt boréale sont intimement liées : le feu peut directement tuer les insectes ou modifier leurs habitats ; les épidémies d’insectes peuvent influer sur la probabilité et la gravité des incendies en augmentant l’accumulation de combustibles. De plus, on pense que les activités de suppression des incendies augmentent la vulnérabilité des peuplements aux dommages causés par les insectes défoliateurs (McCullough et al., 1998).

Le chablis peut également constituer une perturbation importante dans les forêts boréales, tant à l’échelle du peuplement (Ruel, 2000) qu’à celle du paysage ou de la région. Il peut affecter des arbres individuels, créant une dynamique de trouées au sein des peuplements (Ulanova, 2000). Les chablis peuvent également remplacer des peuplements, ce qui a été défini comme une zone continue d’au moins 5 ha où la couverture de la canopée après le chablis est inférieure à 25% (Bouchard et al., 2009). Bien que la fréquence des chablis de remplacement de peuplements ait tendance à être beaucoup plus faible que celle des autres types de perturbations naturelles de remplacement de peuplements (Schulte et Mladenoff, 2005), des événements éoliens catastrophiques ont été signalés dans certaines régions boréales, comme la Russie et l’Ukraine (Ulanova, 2000). Alors que la probabilité d’occurrence d’un chablis partiel peut être prédite à partir de conditions écologiques telles que la composition des espèces, l’âge du peuplement et le type de dépôt superficiel (Ruel, 2000), les chablis de remplacement de peuplements sont généralement beaucoup moins prévisibles (Bouchard et al., 2009). Il a été démontré que les grands chablis causant une importante mortalité des arbres déclenchent des épidémies de dendroctones du pin qui se propagent ensuite aux arbres sains, comme on l’a vu en Fennoscandie (Kneeshaw et al., 2011).

Malgré l’occurrence de grandes perturbations de remplacement des peuplements dans les paysages boréaux, les forêts boréales naturelles peuvent également comprendre des étendues importantes de peuplements anciens. Par exemple, une estimation de niveau grossier effectuée pour la zone boréale canadienne suggère que les forêts de plus de 100, 200 et 300 ans depuis le feu couvrent encore 49 %, 27 % et 16 %, respectivement, du paysage boréal du Canada (Bergeron et Fenton, 2012). Cependant, la forêt boréale est aussi actuellement touchée par différents types d’activités humaines, notamment l’exploitation forestière et minière (Angelstam et Kuuluvainen, 2004), qui contribuent effectivement à un déclin général de la couverture des forêts anciennes.

En termes de produits forestiers, les forêts boréales fournissent plus de 33 % du bois d’œuvre mondial et 25 % de la fibre nécessaire à la demande mondiale de papier (Burton et al., 2010). La cartographie par satellite des changements de la couverture forestière pour la période 2000-2012 suggère que des activités de gestion forestière sont présentes dans la quasi-totalité de la Suède et de la Finlande, dans la zone de transition boréale/tempérée de l’est du Canada, dans certaines parties de la Russie européenne et en Sibérie centrale (Hansen et al., 2013). En outre, dans les forêts boréales méridionales d’Amérique du Nord et d’Eurasie, les paysages forestiers intacts (c’est-à-dire les paysages d’une superficie minimale de 500 km2 dans lesquels aucun signe d’activité humaine n’a été détecté) ne subsistent que dans de petites zones de forêts « protégées » (par exemple, les parcs et les réserves de conservation). Les paysages forestiers intacts sont plus abondants dans les forêts boréales du nord, où ils représentent 36 % de la superficie mondiale des paysages forestiers intacts. Dans ces zones, ils sont principalement perturbés par l’exploration minière, l’exploitation minière, l’extraction de combustibles fossiles et les incendies associés aux infrastructures humaines telles que les routes et les lignes électriques (Potapov et al., 2017).