Stage au Laboratoire Silva – INRAE Grand Est
Stage de Master 2 à Nancy (54)
Marqueurs anatomiques du bois pour l’étude de l’effet de la défoliation par les insectes sur l’allocation du carbone à la croissance
Date limite de candidature : 16/12/2022
Contexte scientifique
Les dépérissements forestiers passés et récents impliquent souvent la concomitance d’événements biotiques et abiotiques. Les crises de défoliation des chênes pédonculés et sessiles par la chenille processionnaire du chêne sont courantes en Europe. Cependant, il est difficile d’obtenir des informations fiables sur les dynamiques de populations du ravageur et sur l’intensité des défoliations à l’échelle de l’arbre.
Les méthodes dendrochronologiques, incluant les isotopes et les caractéristiques anatomiques, sont de plus en plus utilisées pour étudier l’effet des facteurs climatiques sur les arbres. Même si les insectes ravageurs sont bien connus pour modifier l’assimilation et l’allocation du carbone, et pour avoir un impact sur les relations hydriques, peu d’études ont rapporté l’effet des épidémies d’insectes sur les isotopes dans les cernes de croissance ou sur l’anatomie du bois.
Le projet Dendroentochronology vise à retrouver dans le bois des signaux isotopiques ou anatomiques qui pourraient constituer des proxies de la défoliation par les insectes et aider à étudier les interactions plantes-insectes qui semblent particulièrement pertinentes dans un contexte d’augmentation de fréquence et d’intensité des sécheresses, favorable à l’accroissement de la vulnérabilité des arbres aux ravageurs. Le projet Dendroentochronology a aussi pour ambition de profiter de la défoliation pour progresser dans la compréhension de l’allocation du carbone chez les chênes, en particulier dans les processus de croissance radiale et de mise en réserve. Pour atteindre ces objectifs, des analyses intra-cerne de la composition isotopique du bois et de l’anatomie quantitative seront réalisées sur dix chênes pédonculés sur la séquence 2008-2014, qui comprend une crise de défoliation complète suivie précisément dans une forêt de la région Grand-Est.
Objectif du stage
L’objectif principal du stage sera d’évaluer l’impact de la défoliation sur les trois fonctions principales du bois, à savoir :
- le transport d’eau ;
- le soutien mécanique ;
- et le stockage de réserves carbonées.
Matériel et Méthode
Dans le projet Dendroentochronology, nous avons collecté des carottes de bois sur des dix arbres adultes de Quercus robur échantillonnés dans une placette d’étude en forêt domaniale de Sarrebourg soumise à une longue série de pullulations de processionnaires du chêne. Cette placette fait partie d’un réseau de 250 arbres répartis dans 13 peuplements forestiers ayant bénéficié de suivis annuels de l’intensité des défoliations printanières et estivales sur la période 2009-2014. En outre, des chronologies complètes de croissance radiale (jusqu’en 2013) et le stockage maximal des hydrates de carbone non structurels (mesuré annuellement de 2009 à 2013) sont disponibles pour chaque arbre.
Cinq arbres sévèrement affectés par les défoliations répétées et cinq arbres peu affectés ont été sélectionnés et carottés durant l’été 2022. Les analyses seront effectuées sur sept cernes consécutifs de 2008 à 2014, ce qui correspond à l’ensemble de la crise biotique plus une année avant et une année après la crise. Les caractéristiques anatomiques du bois seront mesurées sur des coupes anatomiques réalisées dans le laboratoire d’anatomie du bois de la plateforme Silva-Tech.
Les mesures d’anatomie quantitative ont donc pour objectifs de caractériser les fonctions du bois et d’évaluer l’impact des défoliations successives sur ces fonctions. En ce qui concerne le transport de l’eau, la taille, le nombre et la densité des vaisseaux dans le bois initial et le bois final seront mesurés pour calculer la surface conductrice totale, le diamètre hydraulique moyen, la conductivité hydraulique théorique du xylème et la conductivité hydraulique spécifique théorique. En ce qui concerne le support mécanique, l’épaisseur et la surface des parois cellulaires ainsi que la densité optique seront mesurés, la quantité de lignine pourra également être évaluée. Sur la base de ces mesures, une estimation de l’allocation du carbone au compartiment bois sera calculée. En ce qui concerne la fonction de stockage, le nombre et surface des parenchymes radiaux et axiaux seront mesurés. Toutes ces caractéristiques anatomiques seront mesurées par secteurs à l’intérieur des cernes afin d’évaluer leur évolution au cours de la saison de croissance et de renforcer leur correspondance avec les données isotopiques.
Résultats attendus
Les principaux résultats concernent l’évaluation de l’impact des défoliations sur les principales fonctions du bois et le stockage de carbone. Ces résultats associés aux résultats des analyses isotopiques permettront de mieux comprendre la réaction des arbres et leurs capacité d’adaptation aux perturbations biotiques.
Contexte opérationnel
Ce stage constitue une partie du projet Dendroentochronology par lequel il sera financé.
Laboratoire d’accueil Silva (UMR 1434 AgroParisTech, INRAE, Université de Lorraine)
Lieu du stage Centre INRAE Grand Est – Nancy à Champenoux
Compétences recherchées
Ce stage, comprendra une partie de la préparation des échantillons, l’observation des coupes anatomiques, la réalisation des mesures morphologiques, l’analyse des données et la présentation/discussion des résultats.
Ce stage nécessitera de solides compétences en :
– Anatomie quantitative du bois ;
– Analyse d’image ;
– Analyse de données, statistiques, langage de programmation R ;
– Anglais, écriture scientifique et présentation des résultats.
De plus, le candidat devra faire preuve de bonnes qualités relationnelles, d’organisation, et d’autonomie pour interagir avec l’équipe de recherche et les divers acteurs du projet et rendre compte de son travail.
Contact et candidature
Date de début du stage : Février/mars 2023
Date de fin du stage : Juin ou Septembre 2023
Date limite de candidature : 16/12/2022
