Quand les arbres expliquent le réchauffement !

Il semblerait que l’étude des effets du réchauffement redessine notre compréhension des sols et de la photosynthèse ! Ce sont les arbres qui nous donnent de précieux indices et nous amènent à repenser nos connaissances.

Dans un récent numéro de Science (27 November 2020 Vol. 370 Issue 6520), deux études abordent des sujets qu'on croyait assez bien compris mais il est vrai que la science remet sans cesse en question l’ensemble des connaissances pour les confronter aux nouvelles données, pour les affiner voire pour éliminer les erreurs dans les approches.

Le premier concerne la chute des feuilles des arbres feuillus à l’automne et le second pointe le rôle clé de la sécheresse des sols sur les vagues de chaleur en été.

On pensait à peu près tout connaître de la photosynthèse, (même si son mécanisme détaillé s’avère un peu complexe) et du rôle clé de la présence des feuilles. Mais les recherches menées pour comprendre les effets du réchauffement sur les arbres sont en train de rebattre les cartes ! Les feuilles sont des organes clé pour l’arbre : c’est par là que s’opère une étape primordiale de la photosynthèse. Leur présence s’étend sur la période de temps pendant laquelle l’arbre stocke du carbone (en absorbant le CO2 présent dans l’air) pour constituer des réserves dans ses feuilles, le bois et les racines. Depuis ces dernières décennies, l’hiver est généralement plus doux et la météo du printemps fait que les feuilles émergent plus précocement ! C’est un des effets du réchauffement observé dans un certain nombre de zones de la planète. La période de temps où l’arbre peut fabriquer de la matière première est donc étendue.

On peut donc s’attendre à ce que, sous l’effet du réchauffement, la croissance des arbres à feuilles soit boostée (sous réserve qu’il n’y ait pas de stress particulier pendant cette période). Une équipe de chercheurs suisse et allemands s’est penchée sur ce sujet, en cherchant à comprendre ce qu’il en était et si la chute des feuilles d’arbres des zones tempérées était elle aussi impactée par le réchauffement.

La perte des feuilles pour un arbre a toujours été attribuée à un phénomène adaptatif lui permettant de se protéger de facteurs stressants comme le gel ou une moindre disponibilité de l’humidité dans les sols gelés. Si on poursuit le raisonnement, le corollaire en est que tout le temps où l’arbre ne sera pas soumis à un tel stress, les feuilles pourront rester en place et continuer à jouer leur rôle dans la photosynthèse pour stocker du carbone ! Or les travaux de Zani et al. montrent qu’il n’en est rien. Sur la base d’observations*, d’expériences et de modélisations, ils en arrivent à la conclusion suivante : un printemps précoce où les feuilles apparaissent plus tôt conduit inexorablement à la chute des feuilles beaucoup plus précocement aussi. Ainsi, qu’il y ait stress ou pas, les feuilles des arbres tombent à partir d’un certain seuil dépassé correspondant à la limite de carbone qu’un arbre peut stocker.

*Savez vous qu’observer ces changements au niveau de la Nature (végétaux, et comportement animal) dus aux saisons porte un nom ? C’est la phénologie.

Ainsi, si l’arbre a pu bien utiliser le carbone dont il avait besoin et stocké son quota pour assurer les réserves, il est alors “à saturation” et les feuilles deviennent une contrainte et donc elles vieillissent et tombent.

Les auteurs de l’étude expliquent que la saturation en carbone est due à un concentration maximale de sucres dans les organes qui en font des réserves et que cela modifie le métabolisme du végétal pour déclencher la chute des feuilles et stopper ainsi la photosynthèse. Cette découverte devrait permettre de modifier plusieurs modèles qui, jusqu’ici, reposaient sur l’hypothèse que la période annuelle de croissance de l’arbre avait un effet direct sur l’absorption de CO2. C’est en fait l’inverse qui semble se produire ! Et cela pourrait permettre de mieux expliquer d’autres résultats de phénologie, qui n’avaient pas encore pu trouver de cause logique. Par exemple, en cas de sécheresses répétées, il avait été noté que la chute des feuilles était retardée. Au regard de ces travaux, on comprend qu’en cas de stress hydrique, le transport des sucres est ralenti, la saturation en carbone n’est pas atteinte : les feuilles restent un avantage !

Une synthèse de la seconde étude sera présentée dans un prochain billet !

Références :

1- Zani et al., “Increased growing-season productivity drives earlier autumn leaf senescence in temperate trees”, Science Vol. 370, Issue 6520, pp. 1066–1071 (27 Nov 2020)