Indicateur 2.4 - Superficies forestières dont les fonctions sont altérées par l'ozone et les pluies acides
Indicateur de base


L'ozone troposphérique (ou de la basse atmosphère) et les pluies acides sont deux polluants atmosphériques majeurs qui peuvent avoir de graves effets sur la santé et le productivité des forêts. L'ozone est un gaz hautement réactif qui endommage les cellules vivantes et perturbe le fonctionnement normal des organismes vivants, y compris les arbres, les autres végétaux et l'homme. Les pluies acides transportent des composés acidifiants, notamment des sulfates et des nitrates, qui provoquent la perte d'importants éléments nutritifs dans les sols forestiers. Ces deux types de pollution sont principalement causés par les émissions anthropiques.

Les concentrations d'ozone troposphérique ont généralement augmenté au cours du dernier siècle. De nos jours, l'air ambiant « pur » caractéristique a une concentration d'ozone d'environ 30 à 40 parties par milliard (ppb) comparativement à quelque 10 à 15 ppb, il y a un siècle. Toutefois, ces concentrations semblent se stabiliser ou diminuer. Les tendances de la moyenne annuelle de la quatrième concentration quotidienne maximale d'ozone (ppb) sur huit heures pour 1993-2002 dans l'Ouest et l'Est du Canada laissent voir une très faible variation ou une légère diminution dans certaines régions, les valeurs oscillant entre 52 et 53 ppb dans l'Ouest du pays, et entre 68 et 77 ppb dans l'Est (Environnement Canada, 2004).

Les gouvernements prennent des mesures pour réduire les impacts de l'ozone. En juin 2000, les gouvernements fédéral, territoriaux et provinciaux, exception faite du Québec, ont avalisé le Standard pancanadien relatif à l'ozone. En vertu de ce standard, les gouvernements s'engagent à réduire considérablement la concentration d'ozone troposphérique et à la ramener à 65 ppb d'ici 2010, l'atteinte de cet objectif étant déterminée en fonction de la moyenne annuelle de la quatrième concentration quotidienne maximale sur huit heures, calculée sur trois années consécutives.

Le Rapport d'étape 2004 concernant l'Accord Canada-États-Unis sur la qualité de l'air présente une carte du Canada montrant la moyenne annuelle de la quatrième concentration quotidienne maximale d'ozone, mesurée sur huit heures, de 2000 à 2002 (figure 2.4a). Cette carte est une représentation très générale des concentrations d'ozone et, en raison de son échelle, ne montre pas certaines petites zones locales et régionales très sensibles où les concentrations d'ozone sont élevées. Toutefois, trois principales régions du Canada connaissent généralement chaque été des épisodes d'ozone réguliers : le Sud de la Colombie-Britannique, le corridor Windsor-Québec et le Sud du Canada atlantique.



Figure 2.4a Concentrations d'ozone (ppb) le long de la frontière Canada-États-Unis : moyenne annuelle de la quatrième concentration quotidienne maximale d'ozone, mesurée sur huit heures, 2000-2002. (Source : Comité Canada-États-Unis de la qualité de l'air, 2004)

Le Standard pancanadien relatif à l'ozone n'est pas spécifique aux écosystèmes forestiers mais sert de point de référence substitutif. Des concentrations élevées d'ozone dépassant 65 ppb sont considérées comme pouvant avoir des effets néfastes sur la santé d'essences forestières sensibles.

Les données sur les effets des épisodes d'ozone sur les écosystèmes forestiers sont rares, notamment sur ceux du Sud de la Colombie-Britannique et du corridor Windsor-Québec. La plupart des milliers d'études sur la réaction des végétaux à l'ozone ne portaient que sur un seul, voire un très petit nombre de jeunes arbres. Pour mesurer l'impact de l'ozone sur la structure et la dynamique des écosystèmes, il faudra effectuer des études à plus grande échelle, de plus longue haleine et beaucoup plus coûteuses qu'une simple exposition en milieu contrôlé. Par conséquent, le Service canadien des forêts de Ressources naturelles Canada s'est associé au Service des forêts des États-Unis, à plusieurs universités, aux gouvernements des États-Unis et de la Finlande et à d'autres partenaires dans la cadre du projet Aspen FACE (expérience d'enrichissement en dioxyde de carbone à l'air libre dans des tremblaies).

Entrepris en 1977 dans une forêt de 32 ha du Nord du Wisconsin, le projet Aspen FACE est la première étude en plein air de la réaction à long terme des arbres forestiers aux deux principaux gaz à effet de serre affectant les forêts de la planète, à savoir le dioxyde de carbone et l'ozone troposphérique.

D'après les résultats de cette étude, les concentrations élevées d'ozone affectent principalement la photosynthèse : une baisse de 20 à 30 % a été constatée dans les tremblaies pures et les tremblaies à bouleau. Une diminution de la photosynthèse peut avoir des effets en cascade sur l'écosystème et entraîner des altérations de l'expression génique et de la biochimie du feuillage et des racines. Elle peut également réduire l'accroissement du volume (20 à 26 %), la biomasse (à la fois aérienne et souterraine), la longévité des radicelles, la respiration de la couverture morte (20 % vers la fin de la saison) et la productivité primaire nette (16%). Parmi les autres effets figurent une incidence accrue de la rouille des feuilles chez certaines essences, une fréquence plus élevée de certains phyllophages importants des feuillus (par ex. la livrée des forêts) ainsi qu'une réduction des populations d'«ennemis naturels» (parasites, prédateurs) et même un renforcement des mécanismes de défense chez les pucerons. Ces réactions au niveau de l'écosystème pourraient finir par provoquer des modifications des microorganismes et de la faune du sol.

Les pluies acides sont reconnues depuis longtemps comme une menace pour la santé des forêts, et les gouvernements ont pris de nombreuses mesures pour réduire les superficies affectées. En 1998, les ministres fédéraux, provinciaux et territoriaux de l'Énergie et de l'Environnement ont signé la Stratégie pancanadienne sur les émissions acidifiantes. Cette stratégie fixait un objectif à long terme qui consiste à demeurer sous certaines charges critiques de composés acidifiants.

La charge critique désigne le dépôt maximal de composés acidifiants n'entraînant pas d'altérations chimiques susceptibles d'avoir des effets néfastes à long terme sur la structure ou la fonction globale d'un écosystème. Arp et al. (2001) ont établi les charges critiques de dépôts acides pour certains sols forestiers canadiens qui reflètent la capacité intrinsèque des sols de neutraliser l'acidité à laquelle ils sont exposés. Lorsque les quantités combinées de dépôts de soufre et d'azote sont inférieures à ces charges, les écosystèmes forestiers sont protégés contre les effets néfastes. En revanche, si les charges critiques sont dépassées pendant de longues périodes, les éléments nutritifs essentiels à la croissance des arbres et à leur vigueur sont lessivés. La perte continuelle d'éléments nutritifs du sol entraîne une baisse de la productivité d'une forêt par la réduction de la croissance des arbres et leur plus grande vulnérabilité aux insectes et aux maladies. Des arbres moins vigoureux courent également un plus grand risque de subir les effets néfastes des variations climatiques, comme la sécheresse ou les températures extrêmes.

Une carte des dépassements des charges critiques dans les sols de l'Est du Canada est présentée à la figure 2.4b, selon un scénario d'absence de récolte forestière. En certains cas, les dépassements seraient plus élevés si la perte d'éléments nutritifs liée à la récolte de bois était prise en considération. Les zones de dépassement couvrent en moyenne près de 52 % de la superficie de l'Est du Canada. L'Îledu- Prince-Édouard a le moins de dépassements (3,5 % de la superficie cartographiée), tandis que l'Est de l'Ontario et le Sud du Québec en ont le plus. En général, selon des estimations préliminaires, plus de 48 % des forêts sur sols bien drainés en Ontario et au Québec et plus de 35 % en Nouvelle-Écosse et à Terre-Neuve reçoivent des dépôts acides dépassant les charges critiques.



Figure 2.4b Dépassement des charges critiques de composés acidifiants pour les sols forestiers dans l'Est du Canada (scénario : pas de récolte). (Source : Groupe de travail sur la cartographie forestière du Secrétariat de la Conférence des Gouverneurs de la Nouvelle-Angleterre et des Premiers ministres de l'Est du Canada en collaboration avec l'Université Trent [Ontario], et le Service canadien des forêts de Ressources naturelles Canada)

Des chercheurs s'emploient actuellement à améliorer l'exactitude des estimations et des dépassements des charges critiques et, à cette fin, utilisent de meilleures estimations des dépôts secs et des prélèvements par la récolte, et étudient les liens entre les dépassements des charges critiques et les effets biologiques néfastes.

Ainsi, selon les prévisions établies par des modèles appliqués au Centre-Sud de l'Ontario, l'acidification des sols se poursuivra, même avec les réductions proposées des émissions de soufre. Quelque 40 millions d'hectares de forêt de l'Ontario reçoivent des dépôts de soufre et d'azote dépassant les charges critiques. En tenant compte de la quantité d'éléments nutritifs prélevée par la récolte de bois, la superficie sur laquelle s'observent des dépassements des charges critiques augmente pour atteindre environ 45 millions d'hectares, et la hauteur de ces dépassements devient également plus importante (Watmough et al., 2004).

Au Québec, des chercheurs ont constaté que la croissance forestière est 30 % inférieure dans les zones sujettes à des dépassements des charges critiques. La plupart des placettes de recherche où les dépôts dépassaient les charges critiques sont situées dans des stations pauvres des Laurentides (Bouclier canadien) et des Appalaches (Sud-Est du Québec). Les chercheurs sont arrivés à la conclusion qu'il faudrait prendre des mesures pour réduire davantage les émissions nationales et internationales de sulfates et de nitrates afin de protéger les forêts du Québec contre une acidification excessive des sols (Ouimet et al., 2001).

Les pluies acides et les concentrations élevées d'ozone affectent la majeure partie du paysage forestier dans le Sud-Est du Canada. Dans ces régions, les effets cumulatifs sur la santé des forêts pourraient être beaucoup plus graves que les impacts de l'un ou l'autre polluant. De plus, en raison des interactions entre ces deux polluants et leurs précurseurs chimiques, il est difficile de prévoir la mesure dans laquelle la réduction des émissions entraînera une diminution du niveau de l'un ou l'autre polluant.