Jean Marchal

Doctorat

Projeter la future composition forestière au Québec : une approche mécaniste

Directeur: Steven G. Cumming
Codirecteur: Eliot McIntire

Université Laval - Pavillon Abitibi-Price
Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique
Département des sciences du bois et de la forêt
2405, rue de la Terrasse
Québec, QC, Canada G1V 0A6



Résumé

Les réseaux d'aires protégées sont au cœur des efforts de conservation modernes pour supporter la biodiversité sur le long terme. Pour atteindre cet objectif, une importante littérature supporte l’idée que les aires protégées doivent être représentatives du territoire dans lesquelles elles sont intégrées, c'est à dire qu'elles « doivent échantillonner, ou représenter, toute la diversité biologique et ce idéalement à tous les niveaux d’organisation » d’une part et d'autre part qu’elles doivent permettre le maintien des processus écosystémiques et des fonctions qui génèrent et entretiennent la biodiversité.

On s’attend à ce que la distribution des essences forestières boréales et tempérées change drastiquement sous l’effet du réchauffement global avec des conséquences majeures pour le fonctionnement des écosystèmes et la biodiversité. Le changement climatique pourrait modifier la distribution des espèces de sorte qu’elles ne seraient plus présentes ou pas suffisamment représentées dans les réseaux d’aires protégées existants. Cela remet en question la capacité des réseaux existants à préserver la biodiversité.

Le but de mon travail est de développer des méthodes pour la conception de réseaux d'aires protégées résilients aux effets du changement climatique sur la répartition des espèces d'arbres forestières. Les approches passées à ce problème ont utilisé des modèles de distribution d'espèces pour prédire les distributions futures. Ces modèles présentent des limites qui font que leurs prédictions de dynamiques transitoires ne sont pas fiables. Au lieu de cela, je vais utiliser une approche mécaniste qui tiendra compte des processus biotiques clés et des contraintes physiques non climatiques sur la vitesse de migration. Je vais utiliser un modèle de type automate cellulaire et spatialement explicite capable de simuler la dynamique de paysages forestiers à l’échelle régionale (LANDIS-II) qui sera en mesure de représenter certains des principaux effets attendus des changements climatiques. Grâce à ces résultats, j’adapterai un système de planification systématique de la conservation déjà existant (description disponible en ligne à l’adresse suivante : http://beaconsproject.ca) afin de concevoir des réseaux de zones protégées efficaces dans la réalisation des objectifs de conservation dans un contexte de changements climatiques.

Abstract

Networks of protected areas, or reserve systems, are at the core of modern conservation efforts to maintain biodiversity over the long-term. To achieve this goal, protected areas should be first, representative of the territory in which they are embedded, i.e. they “need to represent, or sample, the full variety of biodiversity, ideally at all levels of organization”, and second, sustain ecosystems processes and functions that generate and maintain biodiversity. The ranges of boreal and temperate tree species are expected to change under global warming with major consequences to biodiversity and ecosystems functions. Climate change may alter the species’ ranges so that they are no longer present or are inadequately represented in existing networks. This challenges the ability of existing networks of protected areas to sustain biodiversity.

The purpose of my work is to develop methods for the design of protected areas networks that are resilient to the effects of climate change on the distribution of forest tree species. Past approaches to this problem have used species distribution models to predict future distributions. Such models have limitations that make their predictions of transient dynamics unreliable. Instead, I will present a mechanistic approach that accounts for key biotic processes and non-climatic physical constraints on migration rate. I will use a grid-based spatially explicit simulation model of forest dynamics at the regional extent (LANDIS-II) that can represent some of the main expected effects of climate change. Using these results I will adapt an existing systematic conservation planning framework (http://beaconsproject.ca) to design networks of protected area effective in achieving conservation goals in a changing climate.

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