Ann. For. Sci. 59 (2002) 823-832
DOI: 10.1051/forest:2002080

Ecology and ecophysiology of circum-Mediterranean firs in the context of climate change

Gilbert Aussenac

UMR Écologie, Écophysiologie forestière, INRA - UHP Nancy, 54280 Champenoux, France
(Received 19 September 2001; accepted 26 March 2002)

Abstract
In the expected climatic change scenario (with increased temperatures and water deficits) related to greenhouse effect phenomena, questions are being raised concerning the migration of the potential range of forest specie (contraction in the south and at lower altitudes, extension towards the north and higher altitudes) and the consequences on silviculture. To answer these questions, information about climatic changes and the ecophysiology of the forest species concerned is required. In this paper the case of circum-Mediterranean firs is examined as they could be in danger in parts of their present range but could also provide valuable solutions for the replacement of other species in more northerly zones with temperate humid climates and that would not be adapted to new climatic conditions. We try to answer these questions using a simplified climatic analysis of the original ranges and knowledge about the ecology and ecophysiology of firs. In the original ranges of these species climatic data is rare and very incomplete. Under these conditions it is impossible to undertake a detailed climatological analysis. Also, taking into account the diversity and heterogeneity of the climatic descriptions made by the various authors, and so as to be able to compare the different firs species, we used an aridity index. By taking a numerical approach, this index allowed us to have a general and comparative view of the climatology of the original fir ranges in relation to drought problems, and also to simulate evolution easily and compare it with the present situations for each species. On the basis of all the different results obtained it seems that, in relation to a possible increase in drought linked to a temperature increase (except no doubt for Abies numidica and A. pinsapo), there is a great risk that the present ranges of circum-Mediterranean firs will decrease in the lowest zones of their range, but also in other zones characterized by southerly aspects and shallow soils. For Abies cephalonica and Abies cilicica, species with early bud burst, there is also the risk of a possible increase in late frost damage in addition to water stress effects. Except for A. nordmanniana and A. bornmulleriana, other species may also be concerned, but to a lesser extent. Regarding the replacement of species, which would become necessary in the case of climatic change, with the exceptions of A. nordmanniana which has already been used and of for A. nebrodensis, these firs could be an alternative to the regression of more hygrophilous species, especially in zones to the north of their present ranges.

Résumé
Écologie et écophysiologie des sapins circum-méditerranéens dans le contexte du changement climatique. Dans un scénario de changements climatiques attendus (augmentation des températures et des déficits hydriques) liés aux phénomènes d'effet de serre, se pose la question du déplacement de l'aire potentielle des essences forestières (contraction dans la partie sud et à basse altitude et extension vers le nord et en altitude) et de ses conséquences en matière de sylviculture. La réponse à cette question suppose à la fois des informations sur les évolutions climatiques et sur l'écologie et l'écophysiologie des essences forestières concernées. Dans cet article, on aborde le cas des sapins circum-méditerranéens qui pourraient à la fois se trouver menacés dans certaines parties de leur aire actuelle et constituer des solutions valables pour le remplacement d'autres espèces actuellement dans des zones plus septentrionales à climats tempérés humides et qui ne seraient plus adaptés aux nouvelles conditions climatiques. On essaye de répondre à ces questions à partir d'une analyse climatique simplifiée des aires d'origine et de la connaissance de l'écologie et de l'écophysiologie de ces sapins. Dans les aires d'origines occupées par ces espèces, les données climatologiques sont rares et très incomplètes, dans ces conditions il est impossible de faire une étude climatologique approfondie. Aussi, compte tenu de la diversité et de l'hétérogénéité des descriptions des climats par les différents auteurs, et pour pouvoir comparer les différentes espèces de sapins, on a utilisé un indice d'aridité qui a permis par une approche numérique, d'une part d'avoir une vue générale et comparée sur la climatologie des aires d'origine des sapins, par rapport aux problèmes de sécheresse et d'autre part de pouvoir simuler facilement des évolutions climatiques et pour chaque espèce de les comparer aux situations actuelles. Sur la base de l'ensemble des différents résultats obtenus, il apparaît qu'en relation avec un accroissement éventuel de la sécheresse, lié à une augmentation de la température et à l'exception sans doute d'Abies numidica et A. pinsapo, des risques importants de régression des aires actuelles des sapins circum-méditerranéens existent dans les zones les plus basses de leur aire, mais aussi dans les expositions sud et sur des sols très superficiels. Pour Abies cephalonica et Abies cilicica, espèces à débourrement très précoce, il y a aussi un risque d'accroissement possible des dégâts de gelées tardives qui s'ajouterait aux effets du stress hydrique. À l'exception, d'A. nordmanniana et A. bornmulleriana, les autres espèces pourraient aussi êtres concernées mais à un moindre degré de gravité. Au plan du remplacement d'espèces, qui serait rendu nécessaire par le changement climatique, on peut dire que ces sapins, outre A. nordmanniana déjà utilisé et à l'exception de A. nebrodensis, pourraient constituer des alternatives à la régression d'espèces plus hygrophiles notamment dans des zones plus septentrionales que leurs aires actuelles.

Key words: Abies / circum-Mediterranean firs / climate change / ecology / ecophysiology

Mots clés : Abies / sapins circum-mediterranéens / écologie / écophysiologie / changements climatiques

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