Les mécanismes déterminant le moment et la durée de la sénescence des feuilles des plantes des prairies alpines sous l’effet du réchauffement climatique et des changements de précipitations |

Miaojun Ma. L’Université de Lanzhou discute de son article : Réchauffer la sénescence avancée des feuilles chez les plantes alpines grâce à une émergence avancée des feuilles et à une sécheresse croissante du sol

Arrière-plan

La sénescence automnale des feuilles des plantes, qui marque la fin de la photosynthèse et de la saison de croissance, ainsi que le début de la dormance, est particulièrement critique dans le cycle annuel des plantes. La sénescence précoce ou tardive des feuilles peut raccourcir ou prolonger la saison de croissance des plantes, affectant potentiellement l’accumulation de carbone par les plantes et la récupération des nutriments pour la croissance de l’année suivante. Par conséquent, le moment optimal de la sénescence des feuilles des plantes est important pour réguler la durée de la saison de croissance aérienne des plantes, la productivité des écosystèmes et le stockage du carbone. Comprendre la sénescence des feuilles d’automne des plantes en réponse au changement climatique est essentiel pour prédire la durée de la saison de croissance, la productivité et le cycle du carbone des écosystèmes. Cependant, il y a un manque de données d’observation et de recherche sur la phénologie automnale par rapport à la phénologie printanière, en particulier pour les plantes herbacées, de sorte que les processus de réponse et les mécanismes déterminants de la sénescence des feuilles d’automne sous le changement climatique restent flous.

Pour apprendre comment la phénologie automnale des plantes réagit au changement climatique et aux mécanismes sous-jacents, nous avons utilisé 1 800 enregistrements phénologiques (début, fin et durée de la sénescence des feuilles) de 10 espèces communes surveillées au cours d’une expérience de 3 ans (2019-2021) sur le réchauffement climatique et la manipulation des précipitations à la station nationale d’observation et de recherche de l’écosystème des prairies de Gansu Gannan, située dans une prairie alpine de l’est du plateau tibétain.

Hypothèses

Nous avons posé deux questions : (1) Comment le début, la fin et la durée de la sénescence des feuilles (dans la communauté et pour différentes formes de vie) réagissent-ils aux changements de réchauffement et de précipitations ? (2) Quels sont les mécanismes clés à l’origine de la sénescence des feuilles sous l’effet du réchauffement et des changements de précipitations ? Nous avons émis l’hypothèse que le réchauffement avancerait l’émergence des feuilles au printemps des plantes alpines : si l’effet retardateur du réchauffement sur la phénologie automnale est supérieur aux effets progressifs de l’émergence des feuilles au début du printemps et de la sécheresse du sol, alors la sénescence des feuilles d’automne des plantes aura toujours tendance à être retardée sous l’effet du réchauffement. A l’inverse, si les deux sont égaux, ou si l’effet avançant est supérieur à l’effet retardateur, alors la phénologie automnale ne sera pas retardée ou même avancera sous l’effet du réchauffement. De plus, une augmentation ou une diminution des précipitations seules et leur interaction avec le réchauffement peuvent retarder ou avancer la sénescence des feuilles des plantes en régulant l’humidité du sol.

Principales conclusions

1. Le réchauffement a annulé le changement des précipitations en avançant le début et la fin de la sénescence des feuilles, mais la durée de la sénescence des feuilles est restée presque inchangée. Cela suggère que le réchauffement futur pourrait ne pas retarder la phénologie automnale comme le prédisaient la plupart des modèles précédents, et pourrait même montrer une tendance vers une sénescence plus précoce des plantes herbacées alpines.

2. L’augmentation de la température du sol, la sécheresse du sol et l’émergence avancée des feuilles dues au réchauffement ont régulé la réponse phénologique automnale au réchauffement. Plus précisément, le réchauffement a avancé le début de la sénescence des feuilles en avançant l’émergence des feuilles, tout en avançant également la fin de l’émergence des feuilles, en avançant le début de l’émergence des feuilles et la sécheresse du sol. Ce résultat suggère en outre que le réchauffement futur pourrait induire un effet de décalage dans la phénologie printanière avancée, et que la sécheresse du sol pourrait limiter, voire inverser les retards de croissance automnaux.

Conséquences

Nos résultats suggèrent que la sénescence des feuilles des plantes herbacées alpines se produira plus tôt que prévu en raison du réchauffement climatique, ce qui implique que le retard induit par le réchauffement dans la sénescence automnale dans les écosystèmes alpins pourrait être surestimé, voire inversé. Cette étude a fourni de nouvelles preuves des effets du réchauffement et du changement des précipitations sur la sénescence des feuilles des plantes alpines en influençant différents facteurs biotiques et abiotiques (par exemple, la phénologie printanière des plantes, la température et l’humidité du sol). De plus, ces résultats améliorent notre compréhension du processus et du mécanisme de sénescence des feuilles sous l’effet du réchauffement climatique et du changement des précipitations, et sont importants pour les prévisions futures de la productivité des écosystèmes alpins et de la modélisation du cycle du carbone. La phénologie des plantes et les conditions du sol tout au long de leur cycle annuel, y compris le printemps et l’automne, doivent être prises en compte dans nos efforts pour comprendre les réponses des plantes au réchauffement climatique.

Pour en savoir plus sur Miaojun Ma, voir les articles précédents ici, ici, et ici.