Description générale
La distribution potentielle de 40 essences communes en France a été déterminée afin de caractériser le plus précisément possible les zones qui leurs sont historiquement écologiquement favorables. Ces cartes sont issues de modèles statistiques fournissant des probabilités de présence (entre 0 et 1) pour un climat caractérisant la période 1961-1990, à l’échelle du territoire Français, et par pixels d’1 km de côté. Cette période de référence climatique (1961-1990) a été choisie car elle reflète un état relativement stable antérieur à une augmentation significative survenue dans la fin des années 80. Ces cartes ont été produites à partir d’un jeu de variables écologiques caractérisant le climat, l’alimentation en eau, la nutrition des sols et l’excès d’eau dans le sol, selon des méthodes de modélisation classiquement utilisées dans la communauté scientifique (Guisan et al., 2000, Piedallu et al., 2016).
Les modèles ont été élaborés à l’aide de 42 094 relevés phytoécologiques géoréférencés disponibles à partir de la base de données de l’inventaire forestier de l’IGN, collectés entre 2005 et 2011, distants d’au moins 1 km, et couvrant un large gradient écologique. Un jeu indépendant de 54 674 relevés a été utilisé pour la validation. La présence ou l’absence de chaque essence est notée pour chaque placette. Six variables potentiellement explicatives ont été utilisées après sélection : les températures moyennes annuelles, le déficit en eau du sol, le pH et le C/N des sols, ainsi que les engorgements temporaires et permanent.
Les modèles ont été réalisés par régression de type GAM, en sélectionnant pour chaque espèce les variables les plus pertinentes pour expliquer leur distribution. Les températures et le pH sont ressortis comme les plus performants, devant les variables hydriques et le C/N. Des cartes au pas kilométrique ont ensuite été réalisées, et une validation des prédictions a été effectuée sur le jeu de données indépendantes prévu à cet effet. La plupart des modèles (32 essences) sont décrits dans la publication de Piedallu et al. (2016), et 8 essences complémentaires ont été modélisées par la suite afin de compléter le jeu de données, en utilisant les mêmes données et la même méthode.
Les probabilités de présence ont ensuite été calculées pour la période 1991-2020. Pour cela, les projections des modèles calibrés pour la période 1961-1990 ont été générées avec les données climatiques 1991-2020, ce qui permet d’utiliser le même modèle pour calculer une probabilité de présence contemporaine. Une baisse de probabilité entre les deux périodes signifie que les conditions climatiques deviennent moins favorables pour l’espèce concernée au regard de niche écologique perçue par le modèle. Les baisses de probabilités importantes ne peuvent être traduites par une disparition de l’espèce, mais ces zones seront probablement plus vulnérables d’un point de vue climatique à moyen-long terme.
Principales limites d’utilisation
Les cartes réalisées identifient les zones dont les conditions écologiques étaient favorables aux espèces étudiées pour la période 1961-1990, au regard des variables écologiques utilisées dans les modèles. Les performances des cartes de distribution ont été évaluées pour 32 essences (Piedallu et al., 2016) : le taux moyen de bonnes prédictions pour la période 1961-1990 est de 78 %. Les essences les mieux prédites sont le pin d’Alep, le saule blanc et le chêne vert (taux de bonnes prédictions entre 91 et 95%), les moins bien prédites sont le saule marsault, le merisier, et le bouleau pubescent (taux de bonnes prédictions entre 62 et 66%). Ces résultats sont en adéquation avec ceux d’autres études de ce type. Une espèce plantée dans des conditions écologiques inadéquates ou une absence de l’espèce alors que les conditions écologiques sont appropriées (dans une plantation par exemple) compte pour une mauvaise prédiction. Les réponses observées sont cohérentes avec les connaissances sur le comportement des essences étudiées. Cependant, les cartes réalisées sont issues de modèles n’intégrant qu’un nombre limité de variables, et dont la qualité peut être affectée i) par des erreurs dans le jeu de données (et notamment de détermination des essences), ii) par des imprécisions dans la caractérisation des facteurs écologiques utilisés, iii) par des confusions engendrées par le processus de modélisation, iv) par la résolution spatiale des cartes résultantes qui ne permettent pas de prendre en compte des variations locales. Elles se basent sur la distribution observée des espèces, qui peut être réduite du fait de la compétition interspécifique ou de l’absence de dissémination de l’espèce dans des zones qui lui sont écologiquement favorables. Elles n’intègrent pas non plus la diversité génétique au sein de l’espèce. Les probabilités de présence calculées pour la période 1991-2020 sont des extrapolations des modèles précédents, calées sur l’évolution du climat. Elles ne sont pas basées sur les présences réelles des espèces sur ces périodes et reflètent plus une évolution de potentialité du milieu qu’une aire de distribution.
Du fait de ces limites, la cartographie des zones favorables peut minimiser la niche réalisée des espèces et générer des incertitudes potentiellement importantes. Les projections entre les périodes 1961-1990 et 1991-2020 sont des simulations qui ne doivent pas être traduites en termes de disparition des espèces mais en termes de vulnérabilité potentielle. Les évolutions entre les deux périodes ne sont pas liées aux dépérissements actuellement observés, pour la plupart des essences. Cela s’explique par le fait que ces modèles de distribution reflètent des tendances potentielles à long terme alors que les dépérissements observés reflètent le résultat de crises climatiques à court terme. De plus, de nombreux autres facteurs sont impliqués dans les dépérissements (pathogènes, caractéristiques des peuplements, des sols, séquences climatiques, niveau d’adaptation, etc.), qui ne sont pas intégrés dans les modèles de niche. Une bonne connaissance des méthodes et des limites d’utilisation est nécessaire pour une utilisation opérationnelle de ces données. Une attention particulière doit être portée pour l’interprétation des évolutions de probabilités dans le temps. Enfin, les informations hors forêt sont extrapolées à partir des relevés réalisés en milieu forestier, et sont susceptibles d’être erronées.
Les références bibliographiques
Piedallu, C., Gégout, J.-C., Lebourgeois, F. & Seynave, I., 2016. Soil aeration, water deficit, nitrogen availability, acidity and temperature all contribute to shaping tree species distribution in temperate forests.. Journal of Vegetation Science, 27 (2), pp. 387-399
Piedallu, C., Perez, V., Gégout, J.-C., Lebourgeois, F., Bertrand, R., 2009. Impact potentiel du changement climatique sur la distribution de l’Epicéa, du Sapin, du Hêtre et du Chêne sessile en France. Revue Forestière Française, XI (6), pp.567-593.
Pruvot, O., 2025, Vulnérabilité des principales essences françaises au changement climatique. Rapport de stage M1, AgroParisTech, 23 pages.
Guisan, A., Zimmermann, N.E., 2000. Predictive habitat distribution models in ecology. Ecological Modelling, 135 (Issues 2-3), pp. 147-186.