Bourses SFE 2010 : Simon Cholet

Haida Gwaii un archipel pour comprendre les conséquences de l’effet de cerf

Simon Cholet

CEFE-CNRS, CC00043, 1919 route de Mende, 34090 Montpellier

simon.chollet (at) cefe.cnrs.fr

Dates de début et fin du séjour de terrain : 1 Mai 2010 – 25 Juillet 2010

Résumé

L’objectif de cette mission de terrain était de collecter des données afin d’évaluer les potentialités de restauration d’un écosystème fortement modifié par la présence de cervidés. En effet, ces derniers sont à l’origine d’une forte réduction de la biodiversité (plantes, insectes, oiseaux) dans de nombreuses régions du monde, et particulièrement dans les milieux insulaires ou ils ont été introduits, tel que sur l’archipel d’Haida Gwaii (Colombie Britannique, Canada).

Au cours de cette mission, nous avons étudié la végétation sur des îles où les populations de cerfs ont été très fortement réduites ainsi que sur des zones témoins où la présence des cerfs est attestée depuis longtemps. Ceci nous a permis de comparer les espèces présentes et de constater d’importantes différences. En effet, la diversité biologique des îles où les cerfs sont nombreux est fortement diminuée, et seules quelques espèces persistent. La limitation des populations de cerfs a permis un retour marqué de la végétation, avec en particulier une forte augmentation de la biomasse présente. Cependant, l’analyse de la végétation sur les quelques petites îles n’ayant jamais été colonisées par le cerf révèle que la végétation qui s’est re-développée sur les îles expérimentales est en partie différente de la végétation « native ». En effet, alors que certains arbustes et fougères semblent revenir relativement rapidement, certains arbres et plantes à fleurs ne parviennent pas à se réinstaller. Ces différences sont en partie explicables par les caractéristiques biologiques des espèces ainsi que par les préférences alimentaires des cerfs.

Le fait que des espèces ne reviennent pas est d’autant plus grave que parmi ces plantes se trouvent des espèces importantes pour les populations indiennes locales (les Haidas). Par exemple, le Thuya géant (Thuja plicata) qui est un arbre à la base d’un grand nombre d’activité traditionnelle (construction de canoë, de totem et autre art monumental, médecine) ne parvient pas à se régénérer, ses jeunes poussent étant systématiquement broutées même quand les densités de cerfs sont peu importantes.

Ces résultats nous amènent à comprendre la difficulté de restaurer un écosystème après une forte modification comme l’introduction d’un herbivore.

Justifications

La surabondance des cervidés est rencontrée dans plusieurs grandes régions tempérées (Amérique du Nord, Europe occidentale, Nouvelle-Zélande). L’importance de l’impact de ce phénomène sur la biodiversité est maintenant reconnue par la grande majorité des scientifiques (Côté et al. 2004).

L’impact des cervidés sur la régénération des arbres est relativement bien connu. En effet, en situation de surabondance, les cerfs peuvent empêcher ou diminuer la régénération en ayant un impact sur la germination ou les jeunes individus (tant que leur taille est en dessous de la limite d’aboutissement) (Rooney & Waller 2003). Les plantes du sous-bois sont elles aussi affectées par les cerfs mais les études sur le sujet sont moins nombreuses (Côté et al. 2004). Dans les deux cas, beaucoup d’études s’intéressent uniquement à une ou quelques espèces, mais relativement peu portent sur l’ensemble de la communauté. Selon Wiegmann & Waller (2006) les espèces les plus affectées sont les « forb » alors que les graminoïdes sont au contraire favorisées. L’un des éléments importants, et qui est relativement peu connu, est la densité ainsi que la vitesse où se produisent les dégâts provoqués par les cerfs (Rooney & Waller 2003, Côté et al. 2004). De plus les caractéristiques des espèces qui réagissent plus ou moins vite aux pressions de pâturage n’ont encore que peu été étudiées (voir cependant Wiegmann & Waller 2006, Martin et al. 2010).

L’approche des traits fonctionnels est, depuis plusieurs années, reconnue comme pouvant permettre une meilleure compréhension des communautés. En effet, de nombreux auteurs reconnaissent que la diversité fonctionnelle, c’est-à-dire le type et l’abondance des traits fonctionnels présents dans une communauté, est l’un des facteurs qui influence le plus le fonctionnement des écosystèmes (Chapin et al. 2000, Diaz & Cabido 2001, Hooper et al. 2005). Dans une synthèse réalisée sur le sujet en 2007, Diaz et al. montrent comment la diversité fonctionnelle peut être reliée aux changement globaux, aux processus écosystémiques et aux services des écosystèmes. La complexité du fonctionnement des communautés végétales a rapidement conduit les scientifiques à établir des groupes fonctionnels. Le but de cette démarche est de regrouper des espèces sur la base d’un partage d’attribut et/ou d’une réponse identique aux facteurs de l’environnement. En effet le problème est que beaucoup de facteurs interviennent dans le fonctionnement d’une communauté et qu’ils ne sont pas forcément comparables (nombre d’espèces, abondance, ….), d’où la limite de l’approche binominale (Diaz & Cabido 2001, Diaz et al. 2001). Cette approche par les traits fonctionnels n’a pas encore été vraiment utilisée pour comprendre de manière plus mécaniste l’impact des cerfs sur les communautés végétales.

Dans ce projet nous souhaitons étudier la réponse des communautés végétales à une forte pression de cervidés à l’aide de l’approche des traits fonctionnels. L’objectif est donc de comprendre pourquoi les espèces végétales ne répondent pas toutes de la même manière à la pression des cerfs. Les hypothèses sont que les plantes qui disparaissent très rapidement sont caractérisées par un syndrome de trait de sensibilité au pâturage et sont des espèces fortement appréciées par les cerfs. Selon cette hypothèse, les plantes qui se maintiennent seraient des espèces avec des caractéristiques de résistance à l’herbivorie et présentant relativement peu d’intérêt pour les cerfs. Cependant, après un certain temps, il semble que les cerfs finissent par consommer également ce dernier type de plantes, ce qui amène la question du mécanisme qui permet d’expliquer leur maintien dans des systèmes très fortement dégradés.

Méthodes

Haida Gwai (également appelé îles de la Reine Charlotte) est un archipel constitué de 350 îles, situé entre 50 et 130 km au large de la Colombie Britannique (Canada). Le climat est océanique de type humide-perhumide, frais et tempéré. La végétation dominante de ces îles est une forêt pluviale tempérée qui était considérée comme primaire avant l’installation des européens vers 1850. Le nombre d’espèces animales et végétales des îles de la Reine Charlotte est relativement faible par rapport à des écosystèmes comparables situés sur le continent, par exemple on compte seulement 680 espèces de végétaux contre 2300 sur le continent (Golumbia et al. 2008). Comme dans beaucoup de systèmes insulaires, on note la présence d’une forte proportion d’espèces introduites aussi bien pour la faune que pour la flore. Le cerf à queue noir de Sitka (Odocoileus hemionus sitkensis) est l’espèce qui a l’impact le plus important sur l’écosystème forestier de l’archipel (Golumbia et al. 2008). Pour étudier les conséquences de cette introduction, un groupe de chercheurs s’est rassemblé au sein du projet RGIS (Research Group on Introduced Species). La majorité des études qui ont été menées par cette équipe ont utilisé un groupe de petites îles qui ne présentent pas la même histoire de présence des cerfs. En effet, certaines n’ont pas été colonisées alors que d’autres l’ont été, et de plus, les dates de colonisation ont pu être déterminées (Vila et al. 2004). Les premières études sur la végétation ont mis en évidence une diminution du nombre d’espèces ainsi que des modifications du recouvrement provoquées par la présence des cerfs (Stockton et al. 2005, Gaston et al. 2006, Martin et al. 2010). Les études sur la faune ont montré que les cerfs ont également un impact important sur les insectes (Allombert et al. 2005a) et les communautés d’oiseaux (Allombert et al. 2005b, Martin et al. 2010). L’objectif du projet est d’étudier les traits des espèces végétales sur les petites îles analysées par l’équipe ainsi que sur deux îles ou les populations de cerfs ont été fortement réduites il y a 13 ans.

Résultats et discussion

Cette mission de terrain m’a permis de continuer le suivi à long terme de la végétation sur des plots permanents répartit sur 5 îles de l’archipel. En effet, j’ai pu effectuer une centaine de relevés végétation répartis entre deux îles ou les populations de cerfs ont été fortement diminuées et sur 3 îles témoins. Les analyses détaillées sur cette expérience n’ont pas encore été réalisées mais il semble que la réponse de la végétation soit importante mais très influencée par les micro-conditions locales. Dans cette perspective j’ai commencé à collecter des informations complémentaires sur les sites qui pourraient permettre une meilleure compréhension du système.

Les premiers résultats de cette expérience semblent indiquer que le retour de la végétation est possible mais qu’il existe une forte différence entre espèces. Les caractéristiques biologiques des espèces ainsi que la préférence des cerfs joueraient un rôle important dans les potentialités de restauration de cet écosystème de forêt tempérée. En effet, certains groupes fonctionnels présentent un retour important (e.g. fougère : Sword fern – Polystichum munitum) alors que chez d’autres il est beaucoup moins marqués (e.g. « forb » : False Lily of the Valley – Maianthemum dilatatum, Red Colombine – Aquilegia canadensis).

Pour essayer d’intégrer les caractéristiques biologiques des pantes, j’ai commencé une expérience sur la dispersion des plantes à partir de refuges (e.g. souche, falaise). Ici aussi, uniquement les analyses préliminaires ont été effectuées mais il apparait que certaines espèces sont capables de maintenir une banque de germination importante (e.g. Red Huckleberry, Vaccinium parvifolium) alors que d’autres n’en disposent pas (Salmonberry, Rubus spectabilis). Cette différence pourrait participer à l’explication d’une reconstitution plus forte et plus rapide des populations de Red Huckleberry sur les îles ou les cerfs ont été limités.

Des relevés botaniques ont également été effectués dans des exclos construits à la même période que les opérations de limitations des cerfs. Ceci nous permet d’avoir un point de comparaison dans le cas d’une exclusion totale des cerfs. Cependant, le faible nombre d’exclos, la taille limitée, ainsi que la forte variabilité liée aux micro-conditions locales réduisent fortement le pouvoir statistique de cette expérience. Elle permet néanmoins de constater que la biomasse potentielle qui est restaurée suite à l’exclusion des cerfs peut être extrêmement importante.