La façon dont les arbres s'en sortent sous la sécheresse dépend fortement de leurs expériences passées.
Dans certains cas, l'adversité engendre la résilience: les épinets qui subissent des sécheresses à long terme sont plus résistants aux sécheresses Biologie des plantes.
D'un autre côté, les arbres peuvent souffrir lorsqu'ils ne connaissent que des conditions humides et sont aveugles par les sécheresses. Les pins en Suisse, par exemple, ont des aiguilles qui semblent s'acclimater à des périodes humides de manière à les rendre plus vulnérables à la sécheresse, a rapporté un autre groupe de scientifiques l'année dernière.
Ensemble, les résultats illustrent comment les arbres peuvent «se souvenir» des temps d'abondance ainsi que de la rareté. Ce dernier, comme illustré par l'étude Spruce, augure bien de la capacité des arbres à faire face à un monde réchauffant. Ces résultats sont parmi les premiers à montrer que les arbres peuvent devenir plus résistants à la sécheresse en ajustant leur structure de la canopée, explique le physiologiste des plantes Ansgar Kahmen de l'Université de Bâle en Suisse, qui n'a pas été impliquée dans la recherche.
«Cela ne signifie pas que tous les arbres et toutes les forêts s'adapteront simplement au changement climatique», explique Kahmen. « Mais cela montre qu'il y a au moins une capacité pour cette réponse. »
Ce n'est pas le moment le plus simple d'être un arbre. Les sécheresses deviennent de plus en plus courantes, plus longues et plus sévères avec le changement climatique, ce qui réduit les arbres aux échelles et les vitesses jamais vues auparavant.
Pour mieux comprendre les effets de la sécheresse sur les arbres, les scientifiques de l'Université technique de Munich ont lancé une expérience en 2014. Ils ont utilisé des toits en plastique érigés au-dessus d'environ la moitié de 100 norvégiens (Picea abies) et le hêtre européen (Fagus sylvatica) Arbres pour empêcher les précipitations estivales, créant une sécheresse de cinq ans. Les arbres restants ont reçu des précipitations normales.
Cette sécheresse artificielle n'a pas tué l'épinette de Norvège – une espèce très sensible à la sécheresse – mais elle les a transformés. Par rapport à leurs voisins bien arrosés, l'épinette exposée à la sécheresse a connu des pousses beaucoup plus courtes et des aiguilles plus courtes et moins au printemps, l'écophysiologiste Thorsten Grams et ses collègues rapportent.
Avec la perte naturelle des vieilles aiguilles, les arbres ont perdu environ 60% de leur zone d'aiguille totale au cours de l'expérience, ce qui rend leurs auvents moins denses. Les grammes considèrent cela comme une stratégie pour mieux faire face à la sécheresse: une plus petite zone d'aiguille signifie que les arbres perdent moins d'eau à travers leurs stomates – les minuscules pores des feuilles d'arbres qui occupent du dioxyde de carbone et libèrent de l'oxygène. (Les hêtres n'ont pas beaucoup réduit leur surface foliaire, peut-être en raison de leur plus grande résistance à la sécheresse en général.)
Le véritable test pour les arbres est survenu lors d'une sécheresse soudaine en 2022, trois ans après la fin de la sécheresse expérimentale. «Les arbres stressés par la sécheresse auparavant… faisaient beaucoup mieux dans ces conditions que les arbres de contrôle qui n'ont jamais vu de sécheresse», explique Grams.
Cela a été mis en évidence par des mesures détaillées des aiguilles des pins expérimentés par la sécheresse, qui suggéraient qu'ils étaient moins stressés physiologiquement – grâce au fait qu'ils avaient encore des aiguilles plus petites et moins de feuillage. «Ils économisent encore de l'eau», explique Grams. Le sol était beaucoup plus grand en dessous d'eux par rapport aux pins qui n'avaient pas connu la sécheresse artificielle des années auparavant.
La capacité d'économie d'eau de l'épinette semblait également bénéficier aux hêtres à côté d'eux, qui étaient également moins stressés physiologiquement pendant la sécheresse en 2022. Les forestiers ont souvent chuté des épinets avec une croissance rabougrie car ils préfèrent les arbres plus productifs, mais Grams dit que ses résultats suggèrent qu'ils devraient être laissés debout, car ils peuvent mieux faire face à la sécheresse.
[Not] Tous les arbres et toutes les forêts s'adapteront simplement au changement climatique…[but] Il y a au moins une capacité pour cette réponse. »
Ansgar Kahmen
physiologiste
Alana Chin, un écophysiologiste d'arbre à la California State Polytechnic University, Humboldt, qui n'a pas été impliqué dans cette étude, dit: «Il devient clair que les arbres se préparent à des conditions futures en ajustant les structures à longue durée de vie, comme les feuilles à feuilles persistantes, sur la base des` `informations '' stockées à partir d'événements précédents».
L'année dernière, Chin et ses collègues ont découvert une autre façon dont les arbres peuvent «se souvenir» de leur passé, sur la base d'une expérience en cours dans une forêt de pin écossais dans l'une des régions les plus sèches des Alpes suisses. Tandis qu'environ la moitié des forêts environ 900 pins (Pinus sylvestris) sont exposés aux conditions naturellement sèches, les gicleurs sont utilisés depuis 2003 pour doubler les précipitations d'été pour les arbres restants. En 2013, les scientifiques ont cessé d'arroser la moitié de ceux arbres, les exposant soudainement à des conditions de sécheresse.
En utilisant la microscopie aux rayons X pour examiner 47 détails anatomiques fins des aiguilles et des brindilles des pins, l'équipe a constaté que les aiguilles d'arbres autrefois irrigués ont montré des signes de stress hydrique plus élevés que ceux qui n'avaient connu que des conditions de sécheresse. Au menton, cela suggère que leur «mémoire» d'un climat humide les a en quelque sorte rendues moins capables de faire face à la pénurie d'eau.
Les aiguilles en pin ne semblaient pas non plus avoir beaucoup de tissu photosynthétique, ce qui les rend probablement moins capables de développer les réserves d'énergie nécessaires pour survivre à un grand événement de sécheresse, consacrant plutôt plus de tissu à l'économie d'eau et à la défense, dit Chin. « Il semble vraiment avoir été exposée à cette eau qui les a affaiblis pour l'avenir », presque comme si les arbres « attendaient » le retour de la période humide, dit-elle.
La sensibilité des aiguilles à la sécheresse explique pourquoi, selon Chin, les arbres autrefois irrigués ne se tèrent pas bien dans les conditions sèches, leur croissance diminuant et deux arbres qui meurent carrément. Son coauteur Markus Schaub du Suisse Federal Research Institute for Forest, Snow and Landscape Research basé à Birmensdorf, cependant, soutient que les arbres pourraient compenser leurs aiguilles sensibles en ayant augmenté les racines profondes pendant la période d'arrosage, ce qui leur permet d'accéder à des couches de sol de quelques murs.
Bien que les arbres soient toujours à l'étude, les deux études peuvent aider à expliquer pourquoi les arbres du monde entier habitués à des conditions humides ont subi une mort lorsqu'ils sont pris au dépourvu par des sécheresses soudaines.
L'étude allemande illustre les risques physiologiques d'avoir une zone foliaire trop grande qui rend les arbres plus vulnérables aux sécheresses soudaines, explique l'écologiste forestier Craig Allen de l'Université du Nouveau-Mexique. Quant à l'étude Suisse, «cela ajoute simplement une richesse et une complexité à… les défis que les plantes ont de suivre le climat», dit-il.
Mais les jeunes arbres qui n'ont jamais connu de forêt riche en eau, dit Chin, sont mieux placés pour s'acclimater à une nouvelle norme. Il en va de même pour ceux qui connaissent une série consécutive de sécheresses modérées qui réduisent la surface foliaire au fil du temps, dit Grams. C'est toujours une question ouverte s'ils peuvent suivre le changement climatique et si d'autres espèces d'arbres peuvent s'acclimater de la même manière.
«J'ai l'impression que les arbres sont beaucoup plus capables que nous ne nous en attendons à ce qu'ils soient», explique Grams. «La forêt sera différente à l'avenir, mais il y aura toujours une forêt.»
