Les séquoias côtiers imposants sont connus pour leur résilience, résistant au feu, aux champignons et à la pourriture pour survivre pendant des siècles. Mais ces arbres anciens pourraient désormais être vulnérables à un ennemi relativement récent : les vagues de chaleur.
À mesure que les températures augmentent, la photosynthèse ralentit dans ces arbres emblématiques, rapportent des chercheurs du 22 septembre dans le Journal de recherche géophysique : Biogéosciences. Des expériences en laboratoire montrent que la vitesse du processus de fabrication des aliments induit par la lumière solaire dans ses aiguilles diminue environ de moitié lorsque les températures augmentent de 30° à 40° Celsius.
Un tel changement indique généralement « des niveaux de stress sévères », explique Lily Klinek, écophysiologiste à l'Université de Californie à Davis. Cette vulnérabilité peut entraîner la mort d’arbres, ce qui pourrait mettre en péril l’une des plus grandes réserves de carbone de Californie, un bouclier contre le changement climatique.
Séquoias à feuilles d'if (Séquoia sempervirens) vivent uniquement dans une étroite bande d'habitat côtier allant du centre de la Californie au sud de l'Oregon, où les températures sont douces et le brouillard abondant. Mais les récentes vagues de chaleur ont fait grimper les températures dans certaines parties de leur aire de répartition à plus de 40°C.
L’impact des vagues de chaleur sur la photosynthèse a été étudié chez d’autres espèces d’arbres, certaines s’en sort mieux que d’autres. Mais il s'agit de la première étude portant sur la façon dont les séquoias à feuilles d'if réagissent à la chaleur, explique Troy Magney, écophysiologiste à l'Université du Montana à Missoula.
De juillet 2022 à octobre 2024, Klinek, Magney et leurs collègues ont mesuré à plusieurs reprises les performances des aiguilles de séquoias dans le comté de Mendocino en Californie. Cette période comprenait deux vagues de chaleur.
En règle générale, les arbres restent frais lorsque de petites ouvertures ressemblant à des pores appelées stomates permettent à l'eau de s'évaporer, emportant avec elle de la chaleur, de la même manière que la sueur refroidit les humains. Mais lorsque les conditions deviennent trop chaudes et sèches, les stomates se ferment, retenant ainsi l'humidité de la plante. Sous une chaleur extrême, l’équipe a découvert que les aiguilles atteignaient une température jusqu’à 10 degrés Celsius plus élevée que l’air ambiant, car les aiguilles sombres absorbaient suffisamment de lumière solaire. Cela suggère que les stomates étaient au moins partiellement fermés.
Ces mêmes pores sont cruciaux pour la photosynthèse ; c'est là que les arbres absorbent le dioxyde de carbone – utilisé pour fabriquer de la nourriture – et libèrent de l'oxygène. « Ils pourraient mourir de faim s'ils n'avaient pas accès à suffisamment de carbone », explique Klinek.
Il est cependant difficile d’étudier l’impact de la chaleur sur la photosynthèse sur le terrain. Cela nécessiterait de construire une « chambre thermique autour d’une branche réelle ou d’attendre[ing] pour qu'un épisode de chaleur se produise », explique Klinek. Au lieu de cela, elle a grimpé sur le toit de sa voiture avec un sécateur et a collecté des échantillons à environ cinq mètres de haut, dans la canopée inférieure.
En laboratoire, les chercheurs ont soumis les échantillons à une chaleur croissante pour correspondre aux vagues de chaleur observées ces derniers étés et ont mesuré les taux de photosynthèse qui en résultent. Même si les échantillons étaient immergés dans l’eau, leurs stomates étaient donc ouverts et avaient un accès complet aux ingrédients nécessaires à la photosynthèse, le taux continuait de baisser. « Ils ne ralentissaient pas leur photosynthèse à cause d'un manque de carbone », explique Klinek.
Pour des raisons pratiques, l’étude s’est concentrée sur les jeunes séquoias côtiers, et non sur les vieux géants. Il est difficile d'atteindre même les branches les plus basses des arbres de plus de 100 mètres de haut. « Il y a simplement des limites fondamentales à ce que vous pouvez échantillonner si vous n'avez pas de jetpack », explique Christopher Still, écophysiologiste à l'université d'État de l'Oregon à Corvallis, qui n'a pas été associé à l'étude. Malgré cela, les résultats de l'équipe montrent que les séquoias à feuilles d'if sont « vraiment sensibles à la température. On ne voit pas nécessairement cela autant avec d'autres espèces », dit Still.
Sur le terrain, Klinek a observé des arbres fermant leurs stomates pour préserver l'eau. Cela suggère que dans des conditions plus réalistes, où une vague de chaleur et une sécheresse frappent simultanément, le manque de chaleur et d’eau pourrait rendre le ralentissement « encore plus intense ». Mais il reste encore du travail à faire, note-t-elle. « Nous ne savons toujours pas quel est le seuil des dommages irréversibles. »
