Quand les arbres poussent-ils le plus vite ? Demandez à leurs voisins |

Gheyur Gheyret, de l’Université normale du Xinjiang, discute de son article dans Journal of Ecology : La phénologie de la croissance des arbres change en réponse aux effets de voisinage basés sur les traits dans une vaste expérience sur la biodiversité des forêts subtropicales

La croissance des arbres est invisible à l’œil nu – elle se produit trop lentement, trop silencieusement, mesurée en micromètres plutôt qu’en tout ce que vous pourriez observer directement. Mais au fil des jours et des semaines, ces minuscules augmentations s’accumulent. Et au cours d’une même saison de croissance, le rythme de croissance est loin d’être constant : il y a des poussées, des pauses et des pics. Nous voulions savoir quand ces pics arrivent – ​​et si les arbres voisins y sont pour quelque chose.

Dans notre récente étude au BEF-Chine expérience — la première grande expérience sur la biodiversité dans une région subtropicale riche en espèces — nous avons posé une question d’une simplicité trompeuse : quand Au cours de l’année, les arbres poussent-ils le plus vite et la réponse dépend-elle de qui se tient à côté d’eux ?

À l’écoute des arbres, toutes les 30 minutes

Pour savoir quand les arbres poussent, nous avons attaché dendromètres automatiques sur des troncs d’arbres dans le cadre d’une vaste expérience sur la biodiversité dans la province du Jiangxi, dans le sud-est de la Chine. Ces instruments mesurent les changements de circonférence de la tige jusqu’à quelques micromètres, toutes les 30 minutes, de jour comme de nuit. En combinaison avec des mesures manuelles mensuelles à partir de bandes de dendromètres manuels, nous avons construit trois années complètes de records de croissance intra-annuels pour 2 478 arbres répartis en 35 espèces.

Pour chaque arbre, nous avons identifié trois choses : quand sa « phase de croissance rapide » a commencé, quand elle s’est terminée et à quelle hauteur son taux de croissance quotidien a culminé entre les deux. Nous avons ensuite demandé comment ces timings étaient liés aux caractéristiques fonctionnelles propres de l’arbre (son économie de feuilles et de bois) et aux caractéristiques de son environnement. huit voisins les plus proches.

Les arbres ont des horaires différents

Espèce avec des feuilles minces, une surface foliaire spécifique élevée et une teneur élevée en phosphore des feuilles – des caractéristiques qui définissent ce que les écologistes appellent le stratégie d’acquisition typique de nombreux arbres à feuilles caduques, a commencé sa phase de croissance rapide au début de la saison et l’a terminée également tôt. Leur taux de croissance quotidien maximal a toutefois été relativement modeste. Considérez-les comme lève-tôt: ils partent avant tout le monde et terminent avant la chaleur de la fin de l’été – occupés, mais jamais particulièrement rapides à leur apogée.

Espèce à l’autre extrémité du spectre – avec un bois plus dense et une densité stomatique plus élevée par unité de surface foliaire, un profil que les écologistes appellent le stratégie conservatricecommun dans les arbres à feuilles persistantes – a montré le schéma opposé. Ils ont mis du temps à démarrer, mais une fois lancés, leur taux de croissance quotidien a atteint un sommet nettement plus élevé et s’est maintenu plus tard dans la saison. Si les arbres cupides se lèvent tôt, ce sont ceux qui prennent leur temps à s’échauffer, à se développer régulièrement et à terminer le plus fort.

En bref : certains arbres poussent tôt et gardent le calme à leur apogée ; d’autres commencent tard mais poussent plus fort quand cela compte. Chacun suit son propre planning interne.

Vos voisins modifient votre emploi du temps

Lorsque nous avons examiné chaque quartier, les résultats ont été surprenants. Au départ, nous pensions que des quartiers diversifiés ne feraient que favoriser la croissance. Mais en réalité, la situation est plus compliquée : le même quartier guidera chaque arbre pour qu’il grandisse dans des directions différentes en fonction de ses caractéristiques.

Les arbres acquéreurs entourés de voisins qui étaient principalement des espèces conservant l’eau (ceux avec un bois plus dense et une régulation stomatique plus élevée) avaient tendance à retarder à la fois le début et la fin de leur phase de croissance rapide. Une raison probable : les voisins économes en eau utilisent l’humidité du sol plus efficacement, la gardant disponible plus tard dans la saison – et les arbres acquéreurs semblent capitaliser sur cet approvisionnement de fin de saison. En revanche, les arbres dotés de la stratégie conservatrice ont commencé leur phase de croissance rapide plus tôt et ont atteint un taux de croissance quotidien maximal plus élevé lorsqu’ils étaient entourés de voisins couvrant un large éventail de stratégies fonctionnelles, en particulier ceux ayant de fortes caractéristiques de conservation de l’eau.

En d’autres termes, les arbres semblent se relayer : le moment de la croissance maximale de chaque espèce change en réponse aux caractéristiques de ses voisins, de sorte que différents arbres atteignent leur apogée à des moments différents plutôt que de se disputer les mêmes ressources en même temps. Les écologistes appellent cette complémentarité de niche temporelle – l’idée selon laquelle les espèces d’une communauté diversifiée réduisent la concurrence directe non seulement en occupant des espaces physiques différents, mais en culminant à des moments différents. Plutôt que tous les arbres se précipitent pour pousser simultanément, la diversité leur permet d’échelonner leur croissance la plus intensive, répartissant ainsi la demande de lumière, d’eau et de nutriments tout au long de la saison. Ce schéma semble être une caractéristique répandue dans diverses forêts : des signaux similaires ont récemment émergé d’études basées sur des dendromètres dans des forêts tempérées anciennes au Japon et dans des forêts tropicales le long de gradients d’élévation afrotropicaux.

Pourquoi la vitesse de pointe bat la longue saison

Lorsque nous avons tout rassemblé à l’aide d’un modèle d’équation structurelle, le principal moteur de la croissance annuelle n’était ni la date de début ni la date de fin, mais le taux de croissance quotidien maximal. Pour les arbres subtropicaux, la croissance annuelle dépend davantage de la vitesse à laquelle ils poussent à leur meilleur moment que de la durée de la saison de croissance.

Cela a une implication pratique. À mesure que le changement climatique intensifie la sécheresse et modifie les schémas saisonniers, les forêts qui contiennent une gamme de stratégies fonctionnelles pourraient être plus à même de répartir leur croissance tout au long de l’année et entre les espèces. Cette répartition peut contribuer à stabiliser la productivité. Les plantations mixtes conçues dans un souci de complémentarité temporelle peuvent donc offrir un moyen de construire des forêts à la fois plus productives et plus résilientes.

Il est également crucial de clarifier les limites de notre modèle. Les traits focaux de l’arbre et du voisinage ne peuvent expliquer que 8 à 19 % de la variance de la phénologie de croissance. La majeure partie des variations restantes reflète probablement la réalité complexe des arbres individuels, chacun étant façonné par le microclimat, les conditions du sol, l’histoire de la croissance et le hasard. Malgré cela, les signaux directionnels que nous avons capturés sont toujours cohérents et fonctionnent de manière robuste pour diverses méthodes de mesure de la diversité, indiquant un mécanisme raisonnable plutôt qu’une simple corrélation.

Trois années de mesures au dendromètre ont révélé un phénomène simple, mais qui nous a discrètement excités. Les arbres ne sont pas des solistes. C’est un orchestre forestier et le chef d’orchestre est assis juste à côté.