CONTEXTE
Les écosystèmes forestiers sont exposés à diverses sources de perturbations naturelles (sécheresse, feux, pullulations de bioagresseurs) qui sont de plus en plus fréquentes et intenses à la faveur des changements climatiques (Seidl et al., 2017). Ces changements dans les régimes de perturbation ont des répercussions directes sur les performances individuelles des arbres en termes de croissance, de reproduction et de survie, et donc sur les processus écologiques, démographiques et évolutifs à l’œuvre dans leurs populations (Banks et al., 2013). Les effets des perturbations sont le plus souvent étudiés séparément, il y a encore actuellement peu d’étude d’effets combinés comme par exemple entre perturbations biotique (i.e., des insectes ou pathogènes) et abiotique (i.e., une sécheresse). Les interventions de gestion forestière peuvent aussi modifier les impacts des perturbations en influençant les caractéristiques des arbres ainsi que la structure et la trajectoire évolutive des peuplements (Godineau, Fririon et al, 2023).
Les interactions entre les plantes et les insectes herbivores sont des moteurs bien établis de la dynamique des populations végétales, mais leurs conséquences démographiques et génétiques restent sous-étudiées. Dans un contexte de contraintes climatiques et de gestion sylvicole, la prédiction de l’impact de ces interactions dans la dynamique évolutive des populations d’arbres, et d’une rétroaction possible de la dynamique du peuplement sur les impacts, adresse l’enjeu majeur d’accompagner de la réponse des forêts aux changements environnementaux.
OBJECTIF DU STAGE
Dans ce stage, il s’agira d’intégrer les insectes phytophages comme une source de perturbation naturelle des processus démographiques et génétiques (i.e. démo-génétiques) dans une population d’arbres simulée par un modèle individu-centré (Luberon2). Cette approche théorique innovante visera l’extension de la version actuelle de Luberon2 pour prendre en compte les insectes phytophages comme moteur supplémentaire des processus démo-génétiques du modèle, avec le stress de la sécheresse et des scénarios sylvicoles qui y sont déjà implémentés.
L’objectif de ce travail est de pouvoir simuler des scénarios de dynamique éco-évolutive des interactions insectes-arbres à l’échelle de quelques générations d’arbres, afin de prédire les changements dans la performance, la dynamique et la diversité génétique de peuplements forestiers exposés à de multiples sources de perturbations biotiques et abiotiques.
Le système modèle d’interactions arbre-insecte choisi pour ce stage implique le Sapin pectiné (Abies alba) et un insecte lépidoptère défoliateur (Epinotia subsequana), dont les récentes pullulations causent des dépérissements forestiers massifs dans le sud-est de la France, en conjonction avec des périodes répétées de sécheresse. Luberon2 est déjà calibré pour le Sapin pectiné et nous disposons de données empiriques sur les facteurs de stress climatiques et biotiques (E. subsequana) et leurs variations phénotypiques associées dans des peuplements de sapins.
Au cours du stage, il s’agira de :
(1) Etablir les relations d’impacts des attaques d’insectes sur les processus de croissance, de survie et de reproduction des arbres, ainsi que les relations d’attractivité et de qualité entre les caractéristiques de la structure locale du peuplement ou les caractéristiques individuelles des arbres et les attaques d’insectes ; cette étape sera réalisée par l’analyse de jeux de données préexistantes du laboratoire, éventuellement complétée par des données de la littérature et du travail de terrain.
(2) Formaliser mathématiquement ces relations d’impacts des attaques d’insectes et d’attractivité des arbres et du peuplement local, par la production d’équations cohérentes avec le modèle Luberon2 ; l’intégration de ces relations dans le code lui-même sera supervisée par les développeurs du modèle.
(3) Proposer et simuler quelques scénarios exploratoires combinant [interactions arbres-insectes x sécheresse x sylviculture x variabilité génétique des arbres] avec cette extension de Luberon2 intégrant les insectes phytophages.
PROFIL RECHERCHÉ
Etudiant(e) en master 2 ou en école d’ingénieur dans le domaine de la biologie évolutive, de l’écologie théorique, de l’écologie végétale ou des interactions biotiques.
– Bonne maitrise des analyses statistiques, de préférence avec le logiciel R
– Connaissances ou intérêt marqué pour la modélisation
– Autonomie et capacité à travailler en équipe
– Bonnes capacités d’analyse bibliographique et rédactionnelle
CONDITIONS DU STAGE
Durée : 6 mois
Date de démarrage souhaitée : mars 2024
Gratification de stage : selon la réglementation en vigueur. (~600€ par mois)
Lieu :
Unité de recherches Ecologie des Forêts Méditerranéennes (URFM), INRAE Centre PACA, Site AgroParc, Domaine St-Paul, 84914 Avignon Cedex 9.
Contact :
Thomas BOIVIN (Chargé de Recherches, URFM, INRAE, Centre PACA, Avignon) : thomas.boivin@inrae.fr
tel : 04 32 72 29 44
Candidature à envoyer à :
Thomas Boivin : thomas.boivin@inrae.fr
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