Kristiina Visakorpi demande : comment les semis d’arbres tolèrent-ils les climats extrêmes, et est-ce important pour les forêts du futur ?
La serre a été remplie de jeunes plants d’arbres pendant l’expérience. Crédit photo : Anna Görlich
La plupart des arbres meurent sous forme de semis
Lorsque nous pensons à la mortalité des arbres, nous avons tendance à penser aux grands arbres qui tombent lors d’une tempête ou qui brûlent lors d’un incendie de forêt. Néanmoins, la plupart des arbres meurent sous forme de petits semis, souvent quelques semaines ou mois seulement après avoir germé. En effet, les jeunes plants sont vulnérables aux températures extrêmes ou à la sécheresse. Leur tissu foliaire est encore mou et facilement endommagé, par exemple par des gelées tardives au printemps. De même, leur système racinaire est encore sous-développé, ce qui rend les périodes de sécheresse potentiellement dangereuses. Les plants qui survivront et ceux qui ne survivront pas ne sont pas arbitraires, car les plants survivants formeront en fin de compte les futures forêts.
Nous souhaitions découvrir comment les semis de différentes espèces d’arbres tempérés tolèrent les stress climatiques, comme la chaleur, la sécheresse ou le gel. En particulier, nous nous demandions s’il existait des compromis dans la capacité à tolérer les différents facteurs de stress : est-ce que, par exemple, la capacité à tolérer une chaleur extrême entraverait la capacité de l’espèce à tolérer un froid extrême ? Si oui, que se passerait-il si, par exemple, l’intensité des canicules augmentait dans les zones où les espèces sont naturellement résistantes aux épisodes de gel ? Y aura-t-il des problèmes d’adaptation aux changements de multiples facteurs de stress climatiques différents ?
Ce que nous avons découvert, c’est que la plupart des semis étaient soit tolérants aux trois facteurs de stress (gel, sécheresse, chaleur), soit vulnérables à chacun d’eux. En d’autres termes, la tolérance à un facteur de stress peut aider le plant à tolérer d’autres extrêmes climatiques. C’est potentiellement une bonne nouvelle en termes de survie des semis à l’avenir : si différents événements extrêmes deviennent plus fréquents dans les mêmes zones, les semis d’arbres pourraient être capables de résister tout aussi bien aux différents facteurs de stress. D’un autre côté, si des environnements où le climat était jusqu’ici doux devenaient soudainement plus stressants, on pourrait s’attendre à des changements dans la composition spécifique des forêts à l’avenir.
Jeunes plants de sapin argenté, Abies alba. Crédit photo : Christina Visakorpi
Cultiver une forêt dans une serre
Pour mener à bien la recherche, nous avons dû faire pousser des centaines de plants de petits arbres dans une serre, provenant de dizaines d’espèces différentes. Travailler dans la serre donnait parfois l’impression d’être bien au-dessus d’une forêt mixte, face à une canopée composée de différents feuillus et conifères.
Pour étudier comment les semis tolèrent la chaleur, nous avons mesuré le fonctionnement des processus physiologiques liés à la photosynthèse après que les feuilles aient subi un stress thermique. Pour que les mesures fonctionnent correctement, les échantillons devaient être « adaptés à l’obscurité », c’est-à-dire laissés dans l’obscurité totale avant et pendant les mesures. Nous avons fini par le faire en recouvrant toutes les fenêtres du laboratoire avec une bâche noire. Il nous faudrait rester assis des heures dans une pièce plongée dans l’obscurité totale pour mesurer des centaines d’échantillons de feuilles.
À quoi ressemblera notre avenir ?
Nous avons réalisé l’expérience au cours de l’été 2021, alors que la majeure partie de l’Europe a connu une forte canicule. Il était alarmant d’enregistrer des températures critiques des feuilles de 30 à 40 °C en même temps que nouveau record de chaleur pour l’Europe, on a mesuré 48,8°C en Sicile. Voir les dégâts causés par la chaleur sur les feuilles était également surprenant. Les échantillons de feuilles soumis à des températures plus élevées deviendraient sombres, voire complètement noirs : signe de la mort des tissus. La réponse physiologique que nous mesurions changerait également. Dans des conditions normales, les structures responsables de la photosynthèse répondent à une impulsion lumineuse selon un motif reconnaissable. À des températures plus élevées, ce signal commence à se détériorer, devenant visiblement plus instable et chaotique.
Il y a en quelque sorte une différence dans connaissance les effets de la chaleur extrême et voyant eux-mêmes. En tant que scientifiques, nous avons souvent tendance à penser que fournir des informations sur une situation suffira à changer un comportement ou une politique. C’est ainsi que je pensais et c’est ce qui m’a motivé à devenir écologiste : améliorer notre compréhension du monde naturel contribuerait sûrement aussi à le protéger. Au cours de ma carrière de chercheur, mon point de vue a changé. Je pense désormais que l’information en elle-même n’est utile que si elle est communiquée de manière à créer un lien significatif avec les gens et, en fin de compte, à nous permettre de changer notre façon de penser. Prévenir les pires conséquences de la crise climatique et naturelle à laquelle nous sommes confrontés ne nécessite pas de nouvelles informations sur les conséquences ou les facteurs déterminants de la crise. Nous avons tout ça information déjà. Que devons-nous faire différemment pour nous assurer que les informations que nous avons recueillies sur le monde naturel finissent par contribuer à sa protection ?
À température normale, la partie photosynthétisante de la plante (« photosystème II ») répond à une impulsion lumineuse de manière standard. Lorsque la température augmente, le signal commence à se détériorer et à devenir plus chaotique. La mesure des changements dans cette réponse peut aider à déterminer quelles températures sont critiques pour différentes espèces.
Kristiina Visakorpi écrit depuis l’Université norvégienne des sciences et technologies. Son article pour le Journal of Ecology est intitulé : « La résistance au niveau des feuilles aux covariables au gel, à la sécheresse et à la chaleur dans les semis d’arbres tempérés européens ici : https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2745.14254
05/02/2024
Kristiina Visakorpi demande : comment les semis d’arbres tolèrent-ils les climats extrêmes, et est-ce important pour les forêts du futur ?
Crédit photo : Anna Görlich
La plupart des arbres meurent sous forme de semis
Lorsque nous pensons à la mortalité des arbres, nous avons tendance à penser aux grands arbres qui tombent lors d’une tempête ou qui brûlent lors d’un incendie de forêt. Néanmoins, la plupart des arbres meurent sous forme de petits semis, souvent quelques semaines ou mois seulement après avoir germé. En effet, les jeunes plants sont vulnérables aux températures extrêmes ou à la sécheresse. Leur tissu foliaire est encore mou et facilement endommagé, par exemple par des gelées tardives au printemps. De même, leur système racinaire est encore sous-développé, ce qui rend les périodes de sécheresse potentiellement dangereuses. Les plants qui survivront et ceux qui ne survivront pas ne sont pas arbitraires, car les plants survivants formeront en fin de compte les futures forêts.
Nous souhaitions découvrir comment les semis de différentes espèces d’arbres tempérés tolèrent les stress climatiques, comme la chaleur, la sécheresse ou le gel. En particulier, nous nous demandions s’il existait des compromis dans la capacité à tolérer les différents facteurs de stress : est-ce que, par exemple, la capacité à tolérer une chaleur extrême entraverait la capacité de l’espèce à tolérer un froid extrême ? Si oui, que se passerait-il si, par exemple, l’intensité des canicules augmentait dans les zones où les espèces sont naturellement résistantes aux épisodes de gel ? Y aura-t-il des problèmes d’adaptation aux changements de multiples facteurs de stress climatiques différents ?
Ce que nous avons découvert, c’est que la plupart des semis étaient soit tolérants aux trois facteurs de stress (gel, sécheresse, chaleur), soit vulnérables à chacun d’eux. En d’autres termes, la tolérance à un facteur de stress peut aider le plant à tolérer d’autres extrêmes climatiques. C’est potentiellement une bonne nouvelle en termes de survie des semis à l’avenir : si différents événements extrêmes deviennent plus fréquents dans les mêmes zones, les semis d’arbres pourraient être capables de résister tout aussi bien aux différents facteurs de stress. D’un autre côté, si des environnements où le climat était jusqu’ici doux devenaient soudainement plus stressants, on pourrait s’attendre à des changements dans la composition spécifique des forêts à l’avenir.
Cultiver une forêt dans une serre
Pour mener à bien la recherche, nous avons dû faire pousser des centaines de plants de petits arbres dans une serre, provenant de dizaines d’espèces différentes. Travailler dans la serre donnait parfois l’impression d’être bien au-dessus d’une forêt mixte, face à une canopée composée de différents feuillus et conifères.
Pour étudier comment les semis tolèrent la chaleur, nous avons mesuré le fonctionnement des processus physiologiques liés à la photosynthèse après que les feuilles aient subi un stress thermique. Pour que les mesures fonctionnent correctement, les échantillons devaient être « adaptés à l’obscurité », c’est-à-dire laissés dans l’obscurité totale avant et pendant les mesures. Nous avons fini par le faire en recouvrant toutes les fenêtres du laboratoire avec une bâche noire. Il nous faudrait rester assis des heures dans une pièce plongée dans l’obscurité totale pour mesurer des centaines d’échantillons de feuilles.
À quoi ressemblera notre avenir ?
Nous avons réalisé l’expérience au cours de l’été 2021, alors que la majeure partie de l’Europe a connu une forte canicule. Il était alarmant d’enregistrer des températures critiques des feuilles de 30 à 40 °C en même temps que nouveau record de chaleur pour l’Europe, on a mesuré 48,8°C en Sicile. Voir les dégâts causés par la chaleur sur les feuilles était également surprenant. Les échantillons de feuilles soumis à des températures plus élevées deviendraient sombres, voire complètement noirs : signe de la mort des tissus. La réponse physiologique que nous mesurions changerait également. Dans des conditions normales, les structures responsables de la photosynthèse répondent à une impulsion lumineuse selon un motif reconnaissable. À des températures plus élevées, ce signal commence à se détériorer, devenant visiblement plus instable et chaotique.
Il y a en quelque sorte une différence dans connaissance les effets de la chaleur extrême et voyant eux-mêmes. En tant que scientifiques, nous avons souvent tendance à penser que fournir des informations sur une situation suffira à changer un comportement ou une politique. C’est ainsi que je pensais et c’est ce qui m’a motivé à devenir écologiste : améliorer notre compréhension du monde naturel contribuerait sûrement aussi à le protéger. Au cours de ma carrière de chercheur, mon point de vue a changé. Je pense désormais que l’information en elle-même n’est utile que si elle est communiquée de manière à créer un lien significatif avec les gens et, en fin de compte, à nous permettre de changer notre façon de penser. Prévenir les pires conséquences de la crise climatique et naturelle à laquelle nous sommes confrontés ne nécessite pas de nouvelles informations sur les conséquences ou les facteurs déterminants de la crise. Nous avons tout ça information déjà. Que devons-nous faire différemment pour nous assurer que les informations que nous avons recueillies sur le monde naturel finissent par contribuer à sa protection ?
Kristiina Visakorpi écrit depuis l’Université norvégienne des sciences et technologies. Son article pour le Journal of Ecology est intitulé : « La résistance au niveau des feuilles aux covariables au gel, à la sécheresse et à la chaleur dans les semis d’arbres tempérés européens ici : https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2745.14254
D’autres travaux peuvent être trouvés ici : https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2435.14228 Également sur son site ici : https://krisvisa.github.io/
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