Search for top-down and bottom-up drivers of latitudinal trends in insect herbivory in oak trees in Europe

International audienceAim: The strength of species interactions is traditionally expected to increase toward the Equator. However, recent studies have reported opposite or inconsistent latitudinal trends in the bottom-up (plant quality) and top-down (natural enemies) forces driving herbivory. In addition, these forces have rarely been studied together thus limiting previous attempts to understand the effect of large-scale climatic gradients on herbivory. Location: Europe. Time period: 2018–2019. Major taxa studied: Quercus robur. Methods: We simultaneously tested for latitudinal variation in plant–herbivore–natural enemy interactions. We further investigated the underlying climatic factors associated with variation in herbivory, leaf chemistry and attack rates in Quercus robur across its complete latitudinal range in Europe. We quantified insect leaf damage and the incidence of specialist herbivores as well as leaf chemistry and bird attack rates on dummy caterpillars on 261 oak trees. Results: Climatic factors rather than latitude per se were the best predictors of the large-scale (geographical) variation in the incidence of gall-inducers and leaf-miners as well as in leaf nutritional content. However, leaf damage, plant chemical defences (leaf phenolics) and bird attack rates were not influenced by climatic factors or latitude. The incidence of leaf-miners increased with increasing concentrations of hydrolysable tannins, whereas the incidence of gall-inducers increased with increasing leaf soluble sugar concentration and decreased with increasing leaf C : N ratios and lignins. However, leaf traits and bird attack rates did not vary with leaf damage. Main conclusions: These findings help to refine our understanding of the bottom-up and top-down mechanisms driving geographical variation in plant–herbivore interactions, and indicate the need for further examination of the drivers of herbivory on trees

Search for top-down and bottom-up drivers of latitudinal trends in insect herbivory in oak trees in Europe

AimThe strength of species interactions is traditionally expected to increase toward the Equator. However, recent studies have reported opposite or inconsistent latitudinal trends in the bottom‐up (plant quality) and top‐down (natural enemies) forces driving herbivory. In addition, these forces have rarely been studied together thus limiting previous attempts to understand the effect of large‐scale climatic gradients on herbivory.LocationEurope.Time period2018–2019.Major taxa studiedQuercus robur.MethodsWe simultaneously tested for latitudinal variation in plant–herbivore–natural enemy interactions. We further investigated the underlying climatic factors associated with variation in herbivory, leaf chemistry and attack rates in Quercus robur across its complete latitudinal range in Europe. We quantified insect leaf damage and the incidence of specialist herbivores as well as leaf chemistry and bird attack rates on dummy caterpillars on 261 oak trees.ResultsClimatic factors rather than latitude per se were the best predictors of the large‐scale (geographical) variation in the incidence of gall‐inducers and leaf‐miners as well as in leaf nutritional content. However, leaf damage, plant chemical defences (leaf phenolics) and bird attack rates were not influenced by climatic factors or latitude. The incidence of leaf‐miners increased with increasing concentrations of hydrolysable tannins, whereas the incidence of gall‐inducers increased with increasing leaf soluble sugar concentration and decreased with increasing leaf C : N ratios and lignins. However, leaf traits and bird attack rates did not vary with leaf damage.Main conclusionsThese findings help to refine our understanding of the bottom‐up and top‐down mechanisms driving geographical variation in plant–herbivore interactions, and indicate the need for further examination of the drivers of herbivory on trees.</p

Victims or perpetrators: contribution and response of insects to forest diebacks and declines

International audienceUnprecedented forest declines and diebacks are expected worldwide in response to global change. Insects can trigger or contribute to these disturbances, which can in turn have either beneficial or detrimental retroactive cascading effects on insect communities. However, we are still unsure of the effects that pests will have on these disturbances in the future, and new biodiversity and pest management strategies still need to be put into place. Several recent contributions to Annals of Forest Science address these issues

Santé des forêts et biodiversité

International audienceForest diebacks are likely to increase in response to climate change, with increased frequency and intensity of droughts in some parts of the world (including Europe) already visible in forests. The progressive deterioration of the state of health of a stand is accompanied by the appearance / increase of certain habitats / certain resources, potentially favorable to certain organisms (opportunities for (temporary) resurgence for taxa currently under threat) and unfavorable to other species (risks of loss of ecosystem services). The impact of forest dieback on biodiversity has been poorly studied, and we approach it here via two research projects: BUCHE and Climtree. The BUCHE project is a methodological project on diebacks and pests, with secondary results on forest biodiversity, led in the forest of Vierzon, an oakwood that has experienced repeated diebacks (1920, 1940, 1980, 2000 - 2004 ). Since 2016, we have conducted a sampling of certain groups of saproxylic insects in dendromicrohabitats modified by dieback (canopy & sap runs) for the study of links between dieback and biodiversity. Despite the fact that we used a limited design, we observed positive dieback effects on saproxylic taxa (dependent on deadwood), in quantitative & qualitative terms. This exploratory work remains to be extended on a larger scale (more plots and forests), and on more varied taxonomic / functional groups. The Climtree project focuses on the effects of silver fir dieback on the biodiversity in Pyrenean forests. The average defoliation index of fir trees, a species highly sensitive to water deficit, has increased in the southern limit of its range since 2000, especially in the Pyrenees. As part of our sociological study on the response of local forest stakeholders to the decline of the fir forests following climate change, a typology of landowners was constructed. On the other hand, our ecological study analyzes the response of biodiversity to dieback through a sampling design in 2 regions of the Pyrenees. According to the initial results, the structure of fir stands is affected by the level of decline, and to a lesser extent by salvage logging, but this does not significantly change the biodiversity. In conclusion, forest changes through dieback result in habitat and resource changes with potentially large impacts on a major reservoir of biodiversity. The direction and intensity of the changes are, however, still difficult to predict and vary according to the functional / taxonomic groups and the forest.Les dépérissements forestiers ne sont pas des phénomènes nouveaux mais risquent de s'accentuer en réponse aux changements climatiques : augmentation de fréquence et d'intensité des sécheresses dans certaines parties du globe (dont l'Europe) avec des conséquences déjà visibles sur les forêts. La détérioration progressive de l'état de santé d'un peuplement s'accompagne de l'apparition / augmentation de certains habitats / certaines ressources, potentiellement favorables à certains organismes (opportunités de résurgence (temporaire) pour des taxons actuellement menacés) et défavorables à d'autres organismes (risques de perte de services écosystémiques). L'impact des dépérissements forestiers sur la biodiversité a été peu étudié, et nous l'abordons ici via deux projets de recherche : BUCHE et Climtree. Le projet BUCHE est un projet méthodologique sur dépérissements et ravageurs secondaires, avec des résultats « collatéraux » sur la biodiversité forestière, dans la forêt de Vierzon, une chênaie qui a connu une succession répétée de dépérissements (1920, 1940, 1980, 2000 - 2004). Depuis 2016, nous y conduisons un échantillonnage de certains groupes d'insectes saproxyliques dans des dendromicrohabitats modifiés par les dépérissements (canopée & suintements de sève) pour l'étude des liens entre dépérissement et biodiversité. Sur un dispositif limité (spatial & temporel), nous observons des effets du dépérissement positifs sur les taxons saproxyliques (dépendant du bois mort), en termes quantitatifs & qualitatifs. Ce travail exploratoire reste à approfondir sur un dispositif plus large (plus de parcelles & de massifs forestiers), et sur des groupes taxonomiques / fonctionnels plus variés. Le projet Climtree porte sur les effets du dépérissement du sapin sur la biodiversité des sapinières pyrénéennes. Le déficit foliaire moyen du sapin pectiné, une essence très sensible au déficit hydrique, augmente dans la limite sud de son aire de répartition depuis 2000, notamment dans les Pyrénées et le massif central. Dans le cadre de notre étude sociologique sur la réponse des acteurs forestiers locaux au dépérissement de la sapinière consécutif au changement climatique, une typologie des propriétaires a été construite. D'autre part, notre étude écologique analyse la réponse de la biodiversité au dépérissement de la sapinière via un plan d'échantillonnage dans 2 régions des Pyrénées. D'après les premiers résultats, la structure de la sapinière est affectée par le niveau de dépérissement, et dans une moindre mesure par les coupes de récupération mais cela modifie peu la biodiversité. En conclusion, les mutations forestières via un dépérissement entraînent des changements d'habitats et de ressources avec des impacts potentiellement forts sur un réservoir majeur de biodiversité. L'orientation et l'intensité des changements sont toutefois encore difficilement prévisibles et variables selon les groupes fonctionnels / taxinomiques et le massif forestier

Les Agriles, des joyaux tueurs d’arbres – deuxième partie

International audienceLes agriles sont généralement des parasites de faiblesse qui révèlent le stress subi par des hôtes affaiblis. Ils colonisent des branches cassées comme des troncs dépérissants et se maintiennent ainsi facilement à un niveau endémique dans les houppiers et le sous-étage. Les forestiers et des arboriculteurs d’Europe, d’Amérique et d’Asie redoutent néanmoins leurs dégâts

Les Agriles, des joyaux tueurs d’arbres – première partie

International audienceInsectes chatoyants, les agriles présentent une exceptionnelle diversité taxinomique malgré un aspect relativement uniforme et des cycles biologiques peu diversifiés. C’est leur penchant immodéré pour les arbres affaiblis, mais vivants, qui les rend redoutables, d’autant plus que les changements climatiques et la mondialisation leur permettent d’élargir leur spectre d’hôtes et d’en croquer bien au-delà de leurs aires d’origine respectives, avec de graves conséquences écologiques et économiques

Forêts en crise et biodiversité : menaces et opportunités: Effets des crises sanitaires et de leur gestion sur la biodiversité forestière

International audienceLe nombre de signalements de grands dépérissements forestiers dans le monde a été multiplié par trois depuis une quinzaine d’années. Depuis une décennie, les forêts d’Europe de l’ouest connaissent des dépérissements plus fréquents, sur de plus grandes surfaces et avec un taux de mortalité plus fort, en raison de déficits hydriques répétés. D’une sévérité marquante par rapport au régime régional de perturbations naturelles, ces crises sanitaires contemporaines affectent la dynamique de la mosaïque forestière et peuvent modifier le régime régional de perturbations naturelles jusqu’à mettre en péril la résilience forestière. A travers l’analyse de la littérature internationale (et notamment de plusieurs méta-analyses récentes) et des résultats de plusieurs cas d’étude (chênaies de la région Centre val-de-Loire, sapinières pyrénéennes, pessières bavaroises) explorés par des projets INRAE en cours, nous observons comment les processus de dépérissement complexes et évolutifs affectent la structure des peuplements dans plusieurs contextes forestiers.Les dépérissements se traduisent par une transformation profonde de différents compartiments de l’écosystème forestier. La surface terrière des arbres morts augmente avec l’intensité du dépérissement, tout comme le volume et la diversité du bois mort, et la densité de certains dendromicrohabitats à ontogenèse rapide (branches morts du houppier, coulées de sève, champignons saprolignicoles…). Le profil de bois mort est significativement modifié, au profit des gros bois morts, et l’hétérogénéité du stock de dendromicrohabitats accrue. La défoliation partielle de la canopée a des effets sur la quantité et la qualité de feuillage, mais aussi sur les conditions abiotiques, avec des changements de moyenne et d’amplitude des valeurs.Les dépérissements ont ainsi des conséquences sur les habitats, par la quantité et la qualité des ressources trophiques et des conditions de vie pour la biodiversité forestière. Un panorama des cas d’étude nationaux et internationaux nous montre des réponses contrastées des guildes biotiques. Pour les guildes favorisées par les pulses de ressources associés aux épisodes de dépérissements, les crises sont favorables à la résurgence d’espèces rares dont le renforcement des effectifs accroît la détectabilité. En sus de leurs multiples effets locaux, les dépérissements à large échelle affectent la composition des paysages forestiers et induisent des effets régionaux sur la biodiversité locale.Les peuplements dépérissants font souvent l’objet de travaux de récoltes « sanitaires » ou d’exploitation des « produits accidentels » (« salvage logging »), dont l’impact écologique est significatif sur les conditions d’habitat, avec des effets délétères sur de nombreux groupes typiquement forestiers, et des effets positifs sur les espèces de milieu ouvert, induisant ainsi un changement des communautés dont la composition s’éloigne des assemblages forestiers. Pour ne pas sacrifier les bénéfices des perturbations sur la biodiversité, et dans le respect des équilibres économiques et phytosanitaires, une sylviculture de rétention peut être réfléchie pour profiter de la crise, en visant des récoltes sanitaires sélectives. Des simulations fondées sur des données empiriques montrent un effet de seuil autour de 75% de surface dépérissante non exploitée, une valeur variable selon les groupes, pour le maintien d’au moins 90% de la diversité spécifique des espèces forestières

Face aux effets du changement climatique sur les forêts de la région Centre-Val de Loire : les plantations de pin maritime comme solution ?

International audienceLes effets du changement climatique se font de plus en plus sentir sur les forêts françaises ; ils sont surtout désormais visibles : des arbres dépérissent. Les forêts de la région Centre-Val de Loire ne sont pas épargnées : l’emblématique chêne (pédonculé et désormais aussi sessile) est concerné, tout comme le pin sylvestre et plus encore le châtaignier. La sécheresse en est une cause mais sans être la seule. Cela se vérifie notamment dans la forêt de Vierzon, qui constitue un « terrain d’étude privilégié pour les scientifiques » tant les dépérissements sont nombreux ; elle est aussi l’un de nos sites d’étude. Notre communication se fondera sur les recherches conduites dans le cadre du projet Plantaclim qui, selon son intitulé, vise à « Maximiser les services des (re)plantations forestières dans le contexte du changement climatique ». Nous nous appuierons sur l’analyse de données spatiales, des observations de terrain, des inventaires floristiques et entomologiques, ainsi que sur des témoignages : ont été interrogés 25 acteurs de la filière forêt-bois (surtout 5 avec qui les effets du changement climatique ont été davantage abordés) et 4 autres acteurs du territoire (dont association de protection de la nature) ; se sont ajoutés des échanges réguliers avec les partenaires socio-économiques du projet (dont ONF et CNPF). Pour les acteurs forestiers, face aux dépérissements, la plantation apparaît comme une solution, d’ailleurs encouragée par les pouvoirs publics (plan de relance) et, même si des essais sont réalisés avec de nouvelles essences, ce sont pour l’heure les pins maritimes qui profitent de la dynamique. Mais peuvent-ils constituer une solution pour l’ensemble de la région Centre-Val de Loire ? Après avoir exposé le cadre méthodologique de notre recherche, nous analyserons les regards portés par les acteurs interrogés. Nous retracerons ensuite les dynamiques des plantations de pin maritime et nous nous intéresserons, dans un 3e temps, aux (dis)services rendus par ces dernières et notamment à la biodiversité associée. Nous montrerons ainsi que cette solution n’a pas vocation à être généralisée à l’échelle de la région et ne peut valoir que localement, sur le plan biophysique autant que sociétal

Plantaclim, an interdisciplinary project to study the ecosystem services provided by forest plantations

International audienceThe area of forest plantations is increasing around the world. This is particularly evident in the case of fast-growing plantations, which are helping Asian countries such as Vietnam to accelerate their forest transition. Of course, these artificial stands, often planted with exotic species, must be treated with caution. Yet they are particularly encouraged in the current context of accelerating climate change. They appear to be a means of mitigation, through the sequestration and storage of carbon and/or the avoidance of CO2 emissions through the production of local bio-sourced materials, replacing other more energy-intensive materials (concrete, etc.). They are also a way of adaptation, by allowing the introduction of species from regions with a climate similar to that expected in the region where they are introduced. Thus, forest plantations will play an increasingly role and we consider that it is important to study them, to know better the services (and disservices) they provide. It is the objective of Plantaclim, an interdisciplinary research project funded by the Centre-Val de Loire region and led by UMR CITERES (2021-2024). Alongside UMR CITERES, 14 partners (4 academic and 10 socio-economic) took part.The team focused on forest plantations of the Centre-Val de Loire region, using the example of maritime pine and poplar plantations. Both are expected to remain in place despite climate change, and the area of maritime pine is even growing, mainly replacing dying Scots pine. To study these plantations and their (dis)services, the project comprised 4 main tasks.We began by making an inventory of these plantations and the services they provide (Task 1), and selected 6 study sites. Within these, we selected 56 pairs of plots, combining poplar plantations and subnatural woodlands or pine and oak stands of different ages, for the surveys. The particularity of the project was indeed to compare native stands and plantations (for soil and plant biodiversity).We then studied the environmental (Task 2) and socio-economic (Task 3) characteristics of the studied plantations, in order to gain a better understanding of the support, provisioning and cultural services associated with these plantations. We thus analyzed the characteristics of their soils, the associated plant and entomological biodiversity, the advantages and obstacles for the entire forest-wood sector (from tree planting to wood processing), leisure activities and the representations of these plantations by stakeholders, local residents and users.In the task 4, the results were crossed on a spatial basis. This task was also an opportunity for researchers and local stakeholders involved in the project to discuss ways of improving these plantations, taking into account climate and socio-economic changes, while ensuring that they meet society's expectations, limit negative impacts on the environment and landscapes, and promote the use of local bio-sourced materials, in order to help secure the future of the industry in the region, by making it part of a sustainable approach

Effets à court et moyen terme du dépérissement forestier sur les habitats et les ressources ainsi que sur les communautés de coléoptères saproxyliques

International audienceNatural disturbance regimes are changing with the anthropogenic climate change. These modifications induce pressure on worldwide ecosystems. As a result, forest ecosystems are facing droughts and pest outbreaks, among other disturbances. We conducted three case studies in European forests to investigate the consequences of forest dieback on the habitats and resources as well as on the saproxylic beetle communities. We observe that forest dieback generated a large increase in deadwood amount. It also changed the profile of tree-related microhabitats, with an increase in fruiting bodies of saproxylic fungi in our three case studies. Furthermore, by promoting deadwood, forest dieback had positive effects on individual abundance and species richness of saproxylic beetles. We also showed in a case study that forest dieback had positive impact on the functional richness of saproxylic beetles, mainly at the landscape scale. However, the increase in deadwood, as a resource pulse, and the beneficial effects on saproxylic beetles may only be short to medium term. Moreover, species associated with declining habitats and resources due to forest dieback could be negatively affected. Therefore, major efforts to study ecosystems as a whole and over time must be made to better prepare for future changes