Tendances des dates de floraison printanière à Churchill, au Manitoba, et dans le nord du Labrador :
Une évaluation des données phénologiques d’Opération floraison du Nord

Introduction

Attention nature est un programme de surveillance scientifique qui incite les citoyens canadiens à participer à la surveillance de phénomènes naturels afin de déterminer et de mieux faire face aux changements écologiques. Opération floraison (www.naturewatch.ca/francais/plantwatch/), qui fait partie de la série de programmes d’Attention nature, est une initiative nationale destinée à surveiller les changements des dates de floraison des principales espèces végétales << indicatrices >>, une science portant le nom de phénologie. La phénologie est l’observation de la répartition dans le temps des phénomènes biologiques tels que l’arrivée des oiseaux migrateurs au printemps et la floraison initiale des fleurs au printemps. Étudier les changements temporels de la phénologie des plantes est très important pour mieux comprendre nos écosystèmes et la façon dont ils réagissent et s’adaptent aux changements, aux perturbations et aux stress venant de contraintes naturelles ou humaines.

Opération floraison dépend de bénévoles pour observer et enregistrer les dates de floraison initiale d’espèces végétales sélectionnées dans leur région. Les espèces sélectionnées par Opération floraison sont choisies en raison de la facilité de leur identification, leur grande distribution géographique et pour leurs caractéristiques de floraison précoce. En suivant une méthodologie uniformisée, décrite sur le site Web, les observateurs consignent la floraison initiale, la pleine floraison et, dans certains cas, les dates de foliation des principales plantes << indicatrices >> ainsi que l’emplacement et des renseignements sur l’habitat. Ces données sont ajoutées en ligne dans une banque de données commune. Les participants viennent de toutes les classes sociales et comprennent des naturalistes, des professionnels tout aussi bien que d’autres « citoyens scientifiques ». Tout le monde est bienvenu pour participer.

Des études ont démontré que le changement climatique et d’autres stress environnementaux ont un effet dramatique dans le nord. Opération floraison du Nord, une extension du programme Opération floraison, a été lancée en 2002 afin de pouvoir mieux concentrer des efforts sur la surveillance des effets de ces changements sur les écosystèmes nordiques. Le programme comprend les régions suivantes : Le Yukon, les territoires du Nord-Ouest, le Manitoba, le Nunavut, et le nord du Labrador. Les dates de floraison, observées et consignées par des citoyens << scientifiques >> dans tout le nord, aideront à surveilles les changements environnementaux région par région et saison par saison.

Ce projet étudie les données d’Opération floraison provenant de Churchill, au Manitoba et du nord du Labrador pour découvrir si les dates de floraison initiale des espèces végétales changent avec le temps.

Méthodes

Collecte et tri des données

Des données du programme Opération floraison du Nord ont été utilisées pour réaliser cette évaluation. Les données ont été triées et seuls les points échantillon contenant une date de floraison initiale pour les années 1998 à 2006 ont été gardés pour l’analyse. Quoiqu’il existe des données d’Opération floraison du Nord pour toutes les provinces et territoires nordiques, couvrant six écozones, seuls Churchill, au Manitoba, Labrador City et North West River, au Labrador, (Tableau 1) disposent d’ensembles continus de données pouvant servir à cette étude qui porte, respectivement, sur les écozones formées par les plaines hudsoniennes, le bouclier boréal et le bouclier de la taïga.

Figure 1. Emplacement des ensembles de données d’Opération floraison du Nord utilisés pour la présente analyse.

Les données ont été triées selon l’écozone, l’espèce et la date de floraison initiale. Le nombre de points échantillon de chaque espèce de chaque écozone est décrit dans le tableau 1. Quoique les ensembles de données des écozones du bouclier de la Taïga et du bouclier boréal (région du Labrador) soient petits en nombre, ils forment des séries continues et sont collectés par des observateurs fiables.

Tableau 1. Espèces végétales analysées dans chaque écozone.

Préparation et analyse des données

Les dates de floraison initiale de Churchill, au Manitoba, Labrador City, au Labrador, et Northwest River, au Labrador, ont été converties de date civile en date julienne qui assigne un numéro à chaque jour de l’année. Ainsi le jour 1 représente le 1^er janvier, le jour 2 le 2 janvier et ainsi de suite jusqu’au jour 365 qui correspond au 31 décembre. On a procédé de la sorte pour obtenir des dates de floraison comparables et uniformisées pour différents mois et années. Les dates juliennes ont ensuite été divisées en jours et années juliens pour l’analyse régressive.

Puis les données ont été triées par écozone, espèce et année. On a ensuite fait la moyenne des données d’une année donnée pour chaque espèce afin d’avoir un point de données par année et par espèce pour chaque écozone comme on le voit dans les tableaux 2 et 3. Les données de Labrador City et Northwest River ont été combinées et désignées comme étant l’écozone du bouclier de la taïga. Les valeurs moyennes initiales des deux emplacements ne montrent pas de différence significative pour ce qui est des dates de floraison (un écart standard de <0.5 par rapport à la moyenne) pour les espèces et les années observées. L’emplacement de Northwest River fait partie d’une petite région disjointe de l’écozone boréale, enclavée dans l’écozone du bouclier de la taïga.

Tableau 2. Jour julien moyen annuel pour chaque espèce analysée de l’écozone des plaines hudsoniennes (Churchill, MB).

Tableau 3. Jour julien moyen annuel pour chaque espèce analysée de l’écozone du bouclier de la taïga (Labrador City & Northwest River T.-N.-L.).

Microsoft Excel ® a été utilisé pour analyser les données de floraison initiale. Une analyse de régression linéaire a été utilisée pour indiquer la date julienne moyenne de la floraison initiale (coordonnée y) par rapport à l’année (coordonnée x).

Résultats et discussion

Ces résultats reflètent un nombre limité de points échantillon et une très courte période de collecte des données. La plupart des études climatiques nécessitent une moyenne de 30 ans de données météorologiques. Les résultats doivent donc être considérés comme étant préliminaires et utilisés avec précaution pour interpréter des changements climatiques ou environnementaux.

Les résultats de l’analyse de régression linéaire pour l’écosystème des plaines hudsoniennes sont montrés dans la figure 2. Les tendances étaient similaires entre les espèces ce qui suggère une uniformité de la sensibilité à la température et une fiabilité de leur signal.

Figure 2. Date annuelle moyenne de la floraison initiale pour les espèces de l’écozone des plaines hudsoniennes.

Les résultats de l’analyse de régression linéaire pour chaque espèce sont montrés dans le tableau 4. La pente de la ligne montre la direction du changement. La valeur r² indique jusqu’à quel point bien connaître x permet de prédire y alors qu’un r² plus élevé indique une relation plus étroite. La valeur p indique à quel point la relation est statistiquement significative alors qu’une valeur p plus basse indique une signification plus élevée. Une valeur p de 0.05 ou moins est souvent considérée significative.

Tableau 4. Résultats de l’analyse de régression linéaire de la date julienne par rapport à l’année pour les espèces de l’écozone des plaines hudsoniennes (Churchill, MB).

Les lignes de tendance de quatre des cinq espèces analysées étaient négatives, ce qui indique une tendance vers des dates de floraison plus hâtives. Acrtostaphylos rubra et Ledum groenlandicum montraient les tendances les plus marquées. L’espèce Ledum groelandicum avait une série temporelle très courte et il n’y avait pas de données pour les années les plus récentes de l’analyse. Les données sur cette espèce pourraient donc être moins fiables. Aucune des tendances n’était statistiquement significative au niveau p=0.05.

La figure 3 montre la date annuelle moyenne de la floraison initiale des espèces de l’écozone du bouclier de la taïga. Les résultats sont résumés dans le tableau 5. De nouveau le graphique illustre un modèle de floraison très similaire d’une espèce à l’autre même si les dates de floraison initiale divergent.

Figure 3. Date annuelle moyenne de la floraison initiale pour les espèces de l’écozone du bouclier de taïga.

Tableau 5. Résultats de l’analyse de régression linéaire de la date julienne par rapport à l’année pour les espèces de l’écozone du bouclier de la taïga (Labrador City & Northwest River T.-N.-L.).

Depuis 1998, les pentes des tendances étaient légèrement positives pour Cornus Canadensis, Trientalis borealis et Syringa vulgaris. Ces tendances n’étaient pas statistiquement significatives. Clintonia borealis et ledum groenlandicum montraient des tendances négatives, mais celles-ci n’était pas statistiquement significatives non plus. Ceci suggère qu’il y a eu peu de changement dans la date de floraison des espèces étudies pendant les années 2000. Cependant, toutes les espèces semblent montrer une tendance générale vers des pentes négatives depuis 2002, donc un début plus précoce du printemps aussi bien dans l’écozone des plaines hudsoniennes que dans celle du bouclier de la taïga.

Conclusions

La mise en oeuvre du programme Opération floraison commence à peine. Les analyses préliminaires des quelques points échantillon et les courtes séries temporelles disponibles pour les écozones des plaines hudsoniennes et du bouclier de la taïga suggèrent qu’il y a eu peu de changement dans les dates de floraison printanière au fil du temps. Cependant, des données plus récentes montrent une tendance générale vers des dates de floraison printanière plus précoces depuis 2002. Les modèles de changement sont assez similaires pour toutes les espèces, suggérant que les espèces étudiées par Opération floraison donnent des signaux similaires. L’analyse n’offre pas de résultats statistiquement significatifs jusqu’ici.

Avec le temps, d’autres collectes de données, avec un plus grand nombre de points échantillon, vont aider à détecter tout changement phénologique pour ces espèces et donc aussi tout changement concernant le début du printemps. Alors que toutes les données d’Opération floraison sont utiles, des séries temporelles plus longues seront particulièrement utiles pour surveiller les changements dans les écosystèmes. Nous encourageons les observateurs bénévoles à continuer leur surveillance des évènements phénologiques dans leur emplacement choisi pour encore bien des années.

Remerciements

Analyse : Kim Monson, Université de Winnipeg

Collaborateurs et rédacteurs : Liette Vasseur, Brock University; Elisabeth Beaubien, University of Alberta; Julie Borque et Marlene Doyle, Environnement Canada

Opération floraison du Nord voudrait remercier pour leur soutien l’Initiative portant sur les écosystèmes nordiques (IPÉN), le Réseau d’évaluation et de surveillance écologiques (RÉSÉ), les coordonnateurs et les observateurs bénévoles. Nous remercions le Churchill Northern Studies Centre pour la collecte des données de Churchill, au Manitoba, et le programme Opération floraison de Terre-Neuve-et-Labrador pour la collecte des données du Labrador.