Characterization of biotic and abiotic constraints on oak spring phenology. Explaining observed diversity patterns and predicting future changes
Caractérisation des contraintes biotiques et abiotiques sur la phénologie printanière du chêne. Expliquer les patrons de diversité et prédire les changements futurs
Résumé
Budburst phenology is a major adaptive trait of trees to the environment in temperate climate. Our aim was to characterize the biotic (powdery mildew) and abiotic (winter and spring temperatures / spring frost) constraints acting on budburst in view to explain the patterns of intra and inter populations’ phenological variation observed in sessile oak (Quercus petraea) along an elevation gradient. We based our approach on in situ monitoring, experimentation and modeling. Our results highlight that the avoidance of late spring frosts is a major adaptive trait along the elevation gradient. The lateness in budburst might be due to higher requirements in forcing temperatures. Otherwise, the fungus is not locally adapted to its host phenology so oak individuals and populations are unequally exposed to the disease. With increasing elevation, oaks are more and more exposed to the fungus, but the environmental factors are unfavorable to higher infection. At low elevation, powdery mildew and late spring frosts favor opposite phonological phenotypes (early-flushing vs. late-flushing trees, respectively); the combination of the two pressures may thus contribute to the maintenance of the observed high phenological diversity. We also showed that powdery mildew infection induced an increased polycyclism during the growing season in oak seedlings, which made them less resistant to winter frosts. Predictive phenological models will have to include the chilling phase which conditions dormancy breaking. Although the lack of chilling is not yet a limiting factor, the current trend in increasingly advanced budburst will certainly be slowed or even reversed in the middle of the century at low elevation, in the southern margin of the distribution area of Q. petraea.
La phénologie du débourrement est un caractère majeur d’adaptation des arbres à leur environnement en milieu tempéré. Notre objectif a été de caractériser les contraintes biotiques (oïdium) et abiotiques (températures hivernales et printanières / gels tardifs) s’exerçant sur le débourrement afin d’expliquer les patrons de variation phénologique intra et inter populationnelle observés chez le chêne (Quercus petraea) le long d’un gradient altitudinal. Nous avons utilisé une approche combinant observations in situ, expérimentation, et modélisation. Nous avons mis en évidence que l’évitement des gels tardifs printaniers est un caractère adaptatif majeur le long du gradient altitudinal. La tardiveté du débourrement pourrait être due à des besoins plus importants en température de forcing. Par ailleurs, le champignon n’est pas adapté localement à la phénologie de son hôte et les individus et les populations sont alors inégalement exposés à la maladie. En montant en altitude, les chênes sont de plus en plus exposés au champignon, mais les facteurs environnementaux sont défavorables à une plus forte infection. A basse altitude, l’oïdium et les gels tardifs favorisent des phénotypes phénologiques opposés (respectivement précoces vs. tardifs) ; la combinaison des deux contraintes pourrait donc contribuer au maintien de la forte diversité phénologique observée. D’autre part, nous avons observé que l’infection par l’oïdium engendre une augmentation du polycyclisme chez les semis de chêne au cours de la saison de croissance, ce qui les rend moins résistants aux gels hivernaux. Nous montrons qu’il est important que les modèles phénologiques à visée prédictive intègrent la phase de chilling aboutissant à la levée de dormance. Le manque de chilling ne semble pas encore un facteur limitant, mais la tendance actuelle à un débourrement de plus en plus précoce sera probablement freinée voire inversée au milieu du siècle en basse altitude, dans la marge sud de distribution de Q. petraea.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...