Leçons tirées du recrutement d’arbres dans les zones arides |

Alexandra Urza, Institut Whitebark en Californie, parle de son article : Le climat de la source de graines et le moment des précipitations déterminent le recrutement des arbres des zones arides dans les marges des aires de répartition chaudes et sèches.

Alors que le changement climatique intensifie la sécheresse et remodèle les régimes de précipitations dans l’ouest de l’Amérique du Nord, de nombreuses forêts des zones arides sont confrontées à un avenir incertain. Les arbres adultes peuvent survivre à des conditions difficiles pendant des siècles, mais les semis sont beaucoup plus vulnérables au stress thermique et hydrique. Le recrutement n’a souvent lieu que pendant les « bonnes années » épisodiques, lorsque les conditions d’humidité et de température s’alignent. Pour les espèces vivant à la limite chaude et sèche de leur aire de répartition, ces opportunités pourraient devenir de plus en plus rares.

Dans notre étude, nous avons posé une question simple mais importante : toutes les populations d’une espèce d’arbre des zones arides réagiront-elles de la même manière à ces conditions changeantes ?

Pour répondre à cette question, nous avons étudié le pin pinyon à une feuille (Pinus monophylla), une espèce d’arbre fondamentale du Grand Bassin et des zones arides environnantes du sud-ouest des États-Unis. Les forêts de pins de Pinyon soutiennent la faune et façonnent les processus écosystémiques sur des dizaines de millions d’hectares. Ils sont également culturellement importants pour de nombreux peuples autochtones, pour qui les graines de pinyon (pignons de pin) constituent une ressource alimentaire et culturelle traditionnelle.

Les forêts de pins Pinyon sont de plus en plus menacées par des conditions plus chaudes lors des sécheresses, des incendies de forêt plus importants et des graminées annuelles envahissantes. Dans certains endroits, des incendies répétés ont limité la régénération des forêts et réduit l’accès à des bosquets de pins culturellement importants. Comprendre ce qui contrôle la régénération du pin pinyon devient donc de plus en plus urgent, tant pour la restauration écologique que pour la gestion culturelle.

Pour tester si les semis de différents climats pouvaient différer dans leur capacité à s’adapter à des conditions météorologiques variables, nous avons mené une expérience de jardin commun de quatre ans à la limite sèche de la plage climatique du pin pinyon.

En septembre 2019, nous avons collecté des graines de 138 arbres répartis dans 23 populations couvrant l’aire de répartition du pin pinyon. En novembre, nous avons semé 6 624 graines sous des arbustes d’armoise, connus pour fournir des microsites protecteurs de « plantes nourricières » pour l’établissement des semis. Une graine de chaque population a été plantée dans une grille sous les arbustes nourriciers et mise en cage pour les protéger des animaux. Les graines ont connu des conditions hivernales naturelles et environ la moitié ont émergé sous forme de semis au printemps 2020. De 2020 à 2023, nous avons surveillé l’émergence, la survie et la croissance des semis pendant les saisons de croissance. Chaque arbuste nourricier s’est vu attribuer au hasard un traitement d’arrosage, et nous avons manipulé expérimentalement le moment des précipitations pour simuler différents scénarios de précipitations saisonnières.

Les résultats ont révélé de nettes différences entre les sources de semences. Les semis provenant de climats plus chauds et plus secs ont toujours mieux survécu et sont devenus plus gros que les semis provenant de régions plus humides, quel que soit le traitement d’arrosage. Ces résultats suggèrent que ces populations possèdent des caractéristiques localement adaptées aux conditions arides et que cette variation pourrait façonner la manière dont les forêts réagiront au futur changement climatique.

Nous avons également constaté que les précipitations estivales étaient importantes pour le recrutement des semis. L’eau supplémentaire d’été a augmenté la survie des semis, soulignant l’importance de l’humidité de la saison de mousson dans une région où les modèles climatiques prévoient une variabilité croissante dans le calendrier des précipitations. Étonnamment, nous n’avons pas constaté d’effet positif de l’augmentation des précipitations printanières.

L’un des indicateurs les plus puissants de survie précoce était également l’échelle fine : le couvert forestier des arbustes nourriciers d’armoise. Dans les conditions difficiles de notre site d’étude, ces arbustes ont atténué le stress environnemental et amélioré l’établissement des semis, illustrant à quel point la facilitation plante-plante est susceptible de devenir de plus en plus importante à mesure que les climats deviennent plus extrêmes.

Une deuxième année de plantation (à l’automne 2020) a abouti à un taux de survie des semis extrêmement faible, renforçant l’idée selon laquelle le recrutement dans les forêts des zones arides est très épisodique et étroitement lié à des fenêtres climatiques favorables.

Ensemble, nos résultats suggèrent que l’avenir des forêts des zones arides pourrait dépendre non seulement de la quantité de précipitations, mais aussi du moment où elles tombent, ce qui pourrait potentiellement influencer les populations capables de fournir la prochaine génération d’arbres.