Prédire le comportement du dendroctone du pin ponderosa pourrait aider à sauver les forêts

Le dendroctone du pin ponderosa est l’une des principales causes de mortalité des pins en Amérique du Nord. Par exemple, cet insecte a déjà tué des milliers d’acres de forêts de pins en Colombie-Britannique et en Alberta, rendant ces régions plus vulnérables aux incendies de forêt et transformant les forêts du Canada en grandes sources d’émissions de carbone – résultant du bois brûlé ou en décomposition des arbres morts – plutôt que des puits de carbone.

En utilisant une approche révolutionnaire inspirée de la mécanique des fluides pour étudier les performances de vol du dendroctone du pin ponderosa, une équipe de chercheurs dirigée par l’Université de l’Alberta a récemment fourni une nouvelle méthode pour améliorer les estimations de la propagation des insectes dans l’environnement. Une meilleure compréhension du comportement de vol des dendroctones du pin pourrait aider les défenseurs de l’environnement à préserver les forêts de pins.

Les scientifiques ont utilisé un type de modèle initialement utilisé pour les profils aérodynamiques idéalisés et ont montré qu’il peut être appliqué avec succès à divers animaux individuels pour prédire comment des facteurs tels que le sexe biologique, l’âge et la taille corporelle peuvent avoir un impact sur les caractéristiques de vol.

« Nous avons découvert qu’il existe un groupement sans dimension de vitesse et d’amplitude de battement d’aile qui peut prédire la poussée produite par un insecte, et que ce groupement peut considérablement améliorer notre capacité à déterminer les facteurs qui affectent les performances de vol chez les insectes », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Zahra. Hajati, ingénieur en mécanique à Alberta.

En utilisant ce modèle sur plusieurs insectes – chacun avec une forme d’aile légèrement différente (y compris certains avec des ailes endommagées), une taille et un âge – les scientifiques ont découvert des différences par groupe. Par exemple, les coléoptères femelles semblaient avoir une plus grande endurance de vol que les mâles, et les coléoptères plus jeunes volaient avec moins de poussée que les insectes des autres groupes d’âge.

Afin de rendre le modèle de profil aérodynamique fonctionnel pour les dendroctones du pin, les chercheurs ont dû le modifier pour traiter les ailes 3D plus complexes des insectes plutôt que la forme plus simple en forme de larme des profils aérodynamiques idéalisés. Fait intéressant, la principale différence entre les ailes et les profils aérodynamiques idéalisés s’est avérée être l’influence relative de la viscosité, les insectes y étant plus sensibles que les profils aérodynamiques.

L’une des limites de l’étude est que les scientifiques se sont penchés sur les forces générées par les insectes au cours de quelques battements d’ailes seulement. Étant donné que, dans la nature, les coléoptères peuvent voler pendant des heures pendant les vols de dispersion, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour relier l’échelle battement d’aile à battement d’aile de la génération de force et de la consommation d’énergie à la distance à laquelle les insectes peuvent se disperser sur des vols entiers.

« Ce modèle ouvre de nouvelles voies pour l’investigation entomologique, fournissant un moyen d’améliorer considérablement les niveaux de confiance statistique pour les études de dispersion des insectes », a conclu Hajati.

L’étude est publiée dans la revue Physique des fluides.

En savoir plus sur le dendroctone du pin ponderosa

Le dendroctone du pin ponderosa (Dendroctonus ponderosae) est une espèce de scolyte originaire des forêts de l’ouest de l’Amérique du Nord, du Mexique au centre de la Colombie-Britannique. Il a un exosquelette dur et noir et mesure environ 5 millimètres, soit environ la taille d’un grain de riz.

Ces coléoptères jouent un rôle important dans le cycle de vie d’une forêt, attaquant les arbres vieux ou affaiblis, ce qui peut aider à stimuler le développement d’un écosystème plus sain. Cependant, ils peuvent également tuer un grand nombre d’arbres lorsque leurs populations atteignent des niveaux d’épidémie, entraînant des perturbations écologiques importantes et augmentant le risque d’incendies de forêt.

Le dendroctone du pin ponderosa a un cycle de vie d’un an dans la majeure partie de son aire de répartition, mais peut prendre deux ans dans les zones de haute altitude où les températures sont plus basses. Les adultes émergent des arbres infestés en été, volent vers un nouvel arbre hôte et s’accouplent. Les femelles creusent ensuite un tunnel dans l’écorce, où elles pondent leurs œufs. Les larves se nourrissent de l’écorce interne de l’arbre, le tuant éventuellement en coupant son apport en nutriments.

Les dendroctones du pin ponderosa infestent et tuent les arbres hôtes, généralement le pin tordu, le pin ponderosa, le pin sylvestre et le pin flexible. Au cours des dernières décennies, des températures plus chaudes ont permis aux coléoptères de survivre dans des zones où les températures froides les maintenaient auparavant sous contrôle. Cela a conduit à une épidémie sans précédent d’infestations de dendroctones dans les forêts de pins nord-américaines, en particulier en Colombie-Britannique et dans la région des Rocheuses aux États-Unis.

L’ampleur de ces infestations et leur impact sur les écosystèmes forestiers, l’industrie du bois et le risque d’incendies de forêt font l’objet d’efforts de recherche et de gestion en cours.

Avenir des pinèdes

L’avenir des forêts de pins, en particulier dans les régions touchées par le dendroctone du pin ponderosa, dépend de divers facteurs, notamment les changements climatiques, les pratiques de gestion forestière et la recherche scientifique et l’innovation en cours.

Changement climatique

Les températures plus chaudes associées aux changements climatiques ont permis à des ravageurs comme le dendroctone du pin ponderosa d’étendre leur aire de répartition et de survivre dans des régions qui étaient auparavant trop froides.

Si le réchauffement climatique se poursuit à son rythme actuel, ces ravageurs pourraient continuer à se propager et causer de nouveaux dégâts. D’autre part, des phénomènes météorologiques plus extrêmes et des changements dans les précipitations pourraient également affecter la santé et la répartition des forêts de pins.

La gestion des forêts

Les pratiques de gestion forestière peuvent également influer sur l’avenir des forêts de pins. Une bonne gestion peut aider à maintenir la santé et la résilience des forêts, rendant les arbres moins sensibles aux ravageurs et aux maladies.

Par exemple, des pratiques telles que l’éclaircissage, qui réduit la densité des arbres, peuvent contribuer à améliorer la santé globale de la forêt et la rendre moins vulnérable aux infestations à grande échelle. Les brûlages contrôlés peuvent également être utilisés pour réduire le risque d’incendies de forêt catastrophiques et créer un paysage forestier plus varié et résilient.

Recherche scientifique et innovation

La recherche et l’innovation peuvent également jouer un rôle crucial. Les scientifiques étudient le cycle de vie et le comportement des ravageurs comme le dendroctone du pin ponderosa afin de développer des méthodes de contrôle plus efficaces. De plus, la recherche génétique pourrait potentiellement conduire au développement de variétés d’arbres résistantes aux ravageurs.

Régénération naturelle

Même dans les zones fortement touchées par les ravageurs ou les incendies, les forêts de pins peuvent souvent se rétablir naturellement au fil du temps. Certaines espèces de pins ont des cônes qui ne s’ouvrent et ne libèrent leurs graines que lors d’un incendie, assurant une nouvelle génération d’arbres après un tel événement.

Cependant, ce rétablissement peut prendre plusieurs décennies, voire des siècles, et la forêt qui en résulte peut être différente de celle d’origine en raison de changements dans les conditions et la composition des espèces.

Bien que des défis existent, il existe également de nombreuses stratégies et solutions potentielles qui peuvent aider à protéger et à préserver les forêts de pins pour l’avenir. La clé sera de mettre en œuvre ces stratégies efficacement et de continuer à les adapter en fonction des recherches en cours et des changements de conditions.

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Par Andreï Ionescu, Terre.com Rédacteur personnel