Assessing long term effects of invasive tree species on the protective function of forests against rockfall in Switzerland and France: the case of Ailanthus altissima (tree of heaven) – ALIEN

ALIEN atteindra ces objectifs par une recherche fondamentale interdisciplinaire sur A. altissima, couplant étroitement la collecte de données sur le terrain et la modélisation à l’aide de modèles « process-based ». Dans le WP sur l'écologie forestière, les données seront recueillies dans le sud de la Suisse, où Ailanthus altissima est envahissante, et en Chine, la région natale de l'espèce. Les recherches exploratoires actuelles dans le sud de la Suisse sera étendue de l’échelle de l’arbre à l'échelle du peuplement. Nous évaluerons les paramètres essentiels à la modélisation de la succession, tels que la croissance de la taille des juvéniles, la longévité ou la dispersion des graines en Chine et en Suisse. Dans le WP sur la modélisation forestière, le modèle de paysage forestier établi LandClim sera utilisé pour simuler la propagation d'Ailanthus altissima et pour identifier les facteurs déterminants son succès en tant qu’espèce invasive. Les simulations seront exécutées avec quatre stratégies de gestion différentes et pour les scénarios climatiques actuels et futurs. Dans le WP sur la stabilité mécanique, des modèles mécaniques des tiges et des racines d'Ailanthus altissima seront calibrés à partir d'essais de laboratoire et de terrain. Les paramètres du modèle et leur variabilité associée seront également évalués à partir de ces expériences. Dans le WP sur la fonction de protection, nous développerons des modèles et des outils de quantification de la fonction de protection d'Ailanthus altissima envahie par les forêts de protection. Les modèles seront validés et étalonnés en fonction de traces d’impacts de roches sur les arbres sur des sites d‘études pilotes.

Les résultats principaux attendus sont : En Ecologie forestières, nous aurons une meilleure compréhension des propriétés écologiques de A. altissima en termes de la croissance, la longévité ou la dispersion des graines juvéniles. En modélisation forestière, nous identifierons les propriétés des espèces pertinentes pour le succès d'invasion d'A. altissima et évaluerons différentes stratégies de gestion visant à limiter sa propagation. Dans le WP sur la caractérisation mécanique, nous améliorerons la modélisation de l'impact du bloc sur un Ailantus Altissima a en intégrant les effets du houppier, du système racinaire ainsi que des spécificités d'Ailanthus altissima en termes de réponse mécanique de la tige et du système racinaire. Enfin, dans le WP sur la fonction de protection, nous développerons des modèles et des outils pour quantifier la fonction de protection de forêts de protection envahies par Ailanthus altissima.

Les nouvelles idées sur la dynamique des espèces envahissantes, leur impact sur les services écosystémiques liés à la prévention des risques et l'efficacité de différentes options de gestion seront d'un grand intérêt pour la communauté internationale de la recherche et éventuellement pour les praticiens responsables de la gestion des forêts de protection.

Les résultats du projet seront diffusés via les publications scientifiques, les documents de conférence et le site Web du projet, ainsi que par l’intermédiaire de cours universitaires. Une liste actuelle des publications se trouve sur le site Web du projet.

Ailanthus altissima, aussi dénommé Ailante, est un feuillu impor-té de Chine en Europe au XVIIIe siècle. De par sa capacité à coloniser rapidement l’espace, et en particulier les zones per-turbées, cette espèce est devenue envahissante. Cet arbre est difficile à éradiquer en raison de sa capacité à rejeter après la coupe. Par conséquent, les forêts des régions chaudes et méri-dionales des Alpes, sont de plus en plus envahies par l’Ailante. Bon nombre de ces forêts poussent sur des pentes abruptes offrant ainsi aux biens, personnes et activités économiques une protection vis-à-vis des risques naturels tels que les chutes de blocs rocheux. L’objectif du projet ALIEN était, d’une part, d’ac-croître les connaissances sur la dissémination à long terme de l’Ailante dans les peuplements forestiers des Alpes du Sud et, d’autre part, d’évaluer l’effet de cette espèce sur la capacité de protection des forêts contre les chutes de blocs

Résultats majeurs
Nos travaux ont permis d’affirmer que la dissémination de l’Ai-lante est majoritairement due à la forte disponibilité de la lumière et qu’elle augmente donc de pair avec l’intensité et la fréquence des perturbations. Cependant, nous avons aussi trouvé qu’en phase de régénération l’Ailante a une tolérance relativement éle-vée à l’ombre, ce qui explique la persistance plus longue de ce-lui-ci dans les peuplements forestiers que ce qui avait été men-tionné précédemment dans la littérature. De plus, il ressort de nos travaux que le comportement mécanique de cette espèce lui permet d’offrir la même capacité de réduction d’énergie de projectiles rocheux que celles des autres espèces d’arbres que l’on trouve typiquement sur les pentes sujettes aux chutes de pierres dans les Alpes. Par conséquent, le risque d’atteinte des enjeux en amont de ces peuplements envahis par l’Ailante ne devrait pas augmenter de manière substantielle suite à l’expan-sion de l’Ailante, à condition que la structure des peuplements forestiers ne change pas de manière substantiell

Production scientifique et valorisation
Le projet a donné lieu à plus de 10 publications scientifiques dans des revues à comité de lecture, couvrant les principaux résultats sur l’écologie d’A. altissima, les propriétés mécaniques de l’arbre et sa représentation dans des modèles numériques de simulations de comportement mécanique ou d’évaluations des risques générés par les aléas rocheux. Le transfert des connais-sances a aussi été initié auprès des gestionnaires forestiers et du grand public.