Des taux vitaux à la dynamique des populations : réponses des arbres européens au changement climatique (MALADAP-TREE)

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Contexte scientifique et objectifs du postdoc

La démographie est essentielle pour comprendre comment des organismes longévifs comme les arbres répondent au changement climatique. Les populations d’arbres intègrent les effets du climat sur un cycle de vie long et complexe, de la production de graines et l’installation jusqu’à des décennies de croissance et de survie, et leur dynamique est fortement contrôlée par la compétition asymétrique pour la lumière. Évaluer comment la fitness varie avec le climat demande donc d’intégrer l’ensemble du cycle démographique et de tenir compte de la densité-dépendance. Ce cycle complexe rend aussi leur réponse lente et décalée dans le temps : les adultes peuvent persister longtemps après que les conditions sont devenues défavorables.

Évaluer l’impact du changement climatique sur les populations d’arbres demande de relier les effets du climat sur chaque taux vital à la dynamique des populations, plutôt que de s’appuyer sur des taux démographiques isolés. Des compensations démographiques entre taux vitaux peuvent en effet atténuer l’effet d’un taux donné à l’échelle de la population (Yang et al. 2022 Ecol Lett). La contribution des différents taux vitaux et stades de vie à la performance des populations peut aussi différer fortement (Schultz et al. 2022 Ecol Lett) et varier le long de l’aire climatique des espèces.

La démographie est tout aussi centrale pour comprendre comment l’adaptation locale influence les réponses des arbres au climat. Chez les arbres, l’adaptation locale est généralement mise en évidence sur une seule partie du cycle de vie, comme la survie ou la croissance des semis en jardin commun, ou la croissance radiale des adultes en dendrochronologie. Ses conséquences pour la persistance des populations dépendent de la façon dont cette partie s’intègre dans l’ensemble du cycle de vie et de son poids dans la croissance de la population.

Alors, que les sécheresses et canicules sont récemment devenue des facteurs majeur de mortalité des arbres en Europe (Senf et al. 2020 Nat Commun), évaluer la réponse démographique des essences et leur adaptation locale sur l’ensemble de leur cycle de vie est une question centrale pour les gestionnaires. Jusqu’ici, les données d’inventaire utilisées pour calibrer les modèles démographiques couvraient peu d’épisodes de sécheresse extrême. Les campagnes répétées des inventaires forestiers nationaux (IFN) européens incluent désormais les événements climatiques extrêmes récentes, ce qui permet de quantifier leurs conséquences démographiques à l’échelle du continent.

L’objectif de ce postdoc est de construire une représentation cohérente du cycle démographique des arbres avec le modèle de dynamique forestière Matreex, en améliorant la façon dont le modèle représente les effets du climat et des extrêmes climatiques sur la mortalité et la régénération. Matreex est un modèle de projection intégrale structuré en taille, densité-dépendant et multi-espèces, ajusté sur les données des IFN européens et développé sous forme de package R à INRAE Grenoble (Kunstler et al. 2021 J Ecol ; Guyennon et al. 2023 Glob Ecol Biogeogr ; Jaunatre et al. 2026 JOSS). Le ou la postdoc recalibrera le modèle avec les données IFN récentes et améliorera son module de régénération. Le modèle servira ensuite de base pour comprendre les réponses des populations au changement climatique, identifier les paramètres démographiques les plus sensibles et évaluer leurs liens avec l’adaptation locale.

Le poste s’inscrit dans le projet MALADAP-TREE (PEPR FORESTT), qui évalue le risque de maladaptation au changement climatique des cinq principales essences de montagne en France (hêtre, sapin pectiné, épicéa commun, pin sylvestre, mélèze d’Europe) en combinant démographie, dendroécologie, jardins communs et génomique.

Objectifs Scientifiques et Hypothèses

L’objectif principal est d’améliorer la façon dont Matreex rend compte des effets du climat sur la mortalité et la régénération, à partir de données IFN récentes couvrant les derniers extrêmes climatiques et de données plus détaillées sur la régénération. Les principales tâches du ou de la postdoc sont :

1. Mettre à jour et harmoniser les données de calibration avec les campagnes répétées récentes des IFN européens (France, Espagne, Allemagne, Suisse, Suède, Finlande et d’autres), en s’appuyant sur un travail de compilation en cours avec des partenaires européens.
2. Améliorer (a) la représentation de la mortalité liée au climat, par exemple en prenant en compte les extrêmes de sécheresse, et (b) les sous-modèles de régénération.
3. Simuler le modèle recalibré sous scénarios de changement climatique pour cartographier la performance des espèces (par exemple le taux de croissance de la population à faible densité) sur l’ensemble de leur aire, et analyser l’élasticité de la croissance de la population à chaque taux vital ainsi que l’ampleur des compensations démographiques.

Perspectives

Une fois le modèle recalibré, et selon les intérêts du candidat ou de la candidate, le postdoc pourra s’ouvrir vers l’une de deux directions sur l’adaptation locale.

• Intégrer des réponses propres aux provenances pour une ou deux espèces afin d’évaluer comment l’adaptation locale d’un seul taux démographique se traduit en performance de la population. Deux tâches de MALADAP-TREE peuvent fournir les données : des estimations de performance juvénile (germination, croissance ou survie des semis) issues d’une synthèse de tests de provenance et de jardins communs, et la croissance radiale des adultes mesurée sur cernes et analysée avec des données génomiques.
• Utiliser le modèle pour déterminer quels stades de vie comptent le plus dans les conséquences démographiques de l’adaptation locale. Un avantage local à un stade fortement régulé par la densité, comme l’installation des semis en peuplement fermé, peut changer les génotypes qui recrutent sans modifier la croissance de la population, alors qu’un avantage de survie des adultes face à la sécheresse se traduit directement en déclin de la population. La façon dont cet équilibre varie entre stades de vie, et entre populations stables et en déclin, a été peu étudiée chez les arbres, surtout faute d’une description solide de leur cycle démographique complet.

¡ Environnement de travail

Le ou la postdoc sera accueilli(e) au Laboratoire EcoSystèmes et Sociétés En Montagne (LESSEM). Le LESSEM étudie les écosystèmes de montagne en interaction avec les activités humaines et le développement territorial. Il s’intéresse en particulier à la dynamique des écosystèmes forestiers de montagne, à leurs services écosystémiques (production de bois, conservation de la biodiversité, protection contre les aléas naturels), au développement d’une gestion forestière adaptative et intégrative, et à la compréhension de l’adaptation des forêts aux risques environnementaux.

Encadrement et collaborations

Le ou la postdoc sera encadré(e) par Georges Kunstler (INRAE, LESSEM, Grenoble), avec Maxime Jaunatre (LESSEM, développeur de Matreex) pour le développement du package et Julien Barrère (INRAE, RECOVER) pour son expertise sur l’analyse des mortalités catastrophiques.

Le poste implique des interactions étroites avec les partenaires de MALADAP-TREE : Thibaut Capblancq (LECA, Grenoble) pour les données de cernes et de génomique, Marta Benito-Garzón (BIOGECO, Bordeaux) pour les données de jardins communs, et Ophélie Ronce (ISEM, Montpellier) pour l’extension théorique.

Formations et compétences recherchées

Nous recherchons un ou une écologue quantitatif(ve) titulaire d’un doctorat en écologie, sciences forestières, statistiques ou domaine proche.

• Solide expérience de la modélisation statistique de données démographiques (croissance, survie, recrutement), idéalement avec des modèles hiérarchiques ou bayésiens.
• Maîtrise de R ou Python et de bonnes pratiques de programmation (gestion de versions, workflows reproductibles) ; une expérience en développement de packages est un plus.
• Expérience des jeux de données volumineux et hétérogènes.
• La connaissance des modèles de population (IPM, modèles matriciels) ou des modèles de dynamique forestière est un plus.
• Bon niveau d’anglais écrit et oral ; le français n’est pas requis.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation