Le réchauffement tue les arbres en entravant leur transpiration

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Le réchauffement tue les arbres en entravant leur transpiration
Journée internationale des forêts, ce 21 mars est l’occasion d’un tour d’horizon de certaines recherches menées sur ces écosystèmes à l’EPFL. L’une d’elles a récemment démontré l’importance des effets sur les arbres de la modification de l’humidité relative de l’air due à la hausse des températures.

« Nous l’observons très clairement, la mortalité des arbres est en augmentation exponentielle ». Quand il s’agit de la santé des forêts, Charlotte Grossiord est aux premières loges. Elle dirige le Laboratoire d’écologie végétale (PERL)* de l’EPFL, dont la spécialité est d’étudier le fonctionnement des écosystèmes forestiers et leurs réponses aux changements climatiques. Ce 21 mars, premier jour du printemps, mais aussi 11e Journée internationale des forêts, est l’occasion d’un tour d’horizon des recherches que mène cette experte à l’EPFL. L’une d’elles, récemment publiée dans le Journal of Applied Ecology, a montré comment la modification du taux d’humidité relatif de l’air due au réchauffement perturbe le processus de transpiration des arbres, mettant beaucoup espèces en danger.

Les forêts recouvrent encore environ 4 milliards d’hectares dans le monde, soit près de 31 % de la surface terrestre. C’est pour sensibiliser sur les rôles essentiels que jouent ces écosystèmes et la nécessité de les protéger que l’Organisation des Nations Unies (ONU) a instauré, dès 2012, une journée qui leur est dédiée. Cette année, le thème est leur importance pour la santé des êtres vivants. Les forêts sont en effet une source alimentaire vitale pour près d’un milliard de personnes et d’innombrables animaux sur Terre. Elles servent de barrière naturelle dans la transmission des maladies entre la faune et les êtres humains. Et des milliers de plantes qui y poussent ont une valeur thérapeutique et sont - ou pourraient être à l’avenir - à la base de médicaments.

Les surfaces boisées sont également centrales dans la lutte contre le changement climatique. On estime qu’elles capturent et contiennent plus de la moitié du carbone émit mondialement dans les sols et la végétation. Elles sont aussi des foyers de biodiversité et des filtres naturels dans le cycle de l’eau.

Animation montrant le rôle des arbres dans le cycle global du carbone. En automne, lorsque les arbres se mettent en dormance, le dioxyde de carbone ou CO2 (en rouge) n’est plus prélevé par les forêts et augmente fortement dans l’atmosphère.

Selon l’ONU, dix millions d’hectares - soit environ 14 millions de terrains de foot - disparaissent chaque année à cause de la déforestation et environ 35 millions sont ravagés par des insectes forestiers. Les chiffres du Global Forest Watch rapportent que 119 millions d’hectares sont partis en fumée au niveau mondial sur les 20 premières années du siècle suite à des incendies, qui se font de plus en plus fréquents et violents. Mais, en plus de ces pertes, c’est également l’état des forêts existantes qui inquiète.

À rude épreuve

« Conséquence directe de sécheresses de plus en plus fréquentes et intenses et d’une augmentation chronique des températures, le mauvais état de santé de nombreux arbres est désormais bien visible », souligne Charlotte Grossiord. Ces conditions mettent les plantes à rude épreuve, entraînant par exemple le jaunissement prématuré des feuilles et l’assèchement des branches, et les rendant plus vulnérables aux infestations d’insectes - tels que les scolytes, qui prolifèrent en Europe - ou de champignons.

Avec son équipe, la spécialiste étudie tous ces phénomènes de près, notamment sur un site de 1.2 hectare, situé en Valais, où elle compare l’état des arbres subissant les sécheresses de plein fouet avec celui d’arbres qui sont irriguées depuis plus de 20 ans et donc ne les subissent jamais.

Dans ce cadre, une attention particulière est portée à l’observation des effets que la modification de l’humidité relative de l’air, engendrée par la hausse des températures, exerce sur les plantes. « C’est un sujet encore relativement peu étudié, mais très important, décrit l’experte. Car cette modification est à l’origine de sécheresses atmosphériques inquiétantes, qui impactent directement la transpiration et température des végétaux, et à terme leurs conditions de survie. » C’est sur ce sujet que porte le plus récent article scientifique du laboratoire.

Plus les températures augmentent, plus l’air peut stocker de l’eau sous forme de vapeur. Or, les sécheresses successives entraînent au contraire une diminution de la quantité d’eau au sein de l’écosystème. L’écart entre ce que l’air pourrait contenir et ce qu’il contient bel et bien, que l’on appelle le « déficit de pression de vapeur » ou VPD, tend donc à augmenter. « Ce paramètre, qui favorise des conditions ressemblant plus à celles des déserts que de forêts tropicales, est essentiel pour comprendre la dégradation rapide de l’état de nombreux arbres. »

La diversité fait la force

Car, pour faire face et se protéger de la chaleur et des sécheresses, les plantes réagiront en fermant leurs stomates - les minuscules pores présents sur les feuilles permettant les échanges avec l’air, et notamment l’absorption du CO2 dont la plante se nourrit. Non seulement la capacité de pompage du carbone sera alors réduite, mais l’arbre n’est aussi plus capable de transporter de l’eau dans sa canopée. Il se fragilisera, et finira par mourir. « L’exemple de la canicule inédite qui a frappé l’ouest des Etats-Unis et du Canada en été 2021, où des températures ont frôlé les 50 degrés, était parlant : on a pu voir des arbres brunir entièrement en quelques heures à peine. Quand il fait trop chaud, les arbres ne font plus de photosynthèse. Il ne pratique plus que la respiration, c’est-à-dire qu’il rejette du CO2 dans l’atmosphère. »

L’impact de ces processus est toutefois très différent selon les espèces, certaines résistant et s’acclimatant beaucoup mieux que d’autres. Très répandus sous nos latitudes, les hêtres sont par exemple condamnés à disparaître ou à migrer vers le Nord. Les chênes, en revanche, font beaucoup mieux face aux conditions chaudes et sèches. « D’où l’importance de la diversité des essences et de leurs interactions au sein d’une même forêt, qui constitue un autre des axes de recherche du PERL, ajoute la professeure. C’est le problème des plantations en monoculture, beaucoup plus vulnérables, car en cas d’aléa météorologique ou de présence de parasites, tous les individus sont similairement touchés. »

Sénescence prématurée - c’est-à-dire des saisons de végétation devenant plus courtes - et mortalité en hausse se généralisent, laissant craindre un essoufflement, à terme, des fonctions écosystémiques que nous apportent les forêts. L’Europe et la Suisse sont touchées, et qu’en est-il au niveau mondial ? « Il est difficile de quantifier ces phénomènes à l’échelle globale, car il y a beaucoup de régions pour lesquelles nous n’avons pas de données et peu de relevés. On remarque toutefois que les forêts deviennent globalement plus jeunes, en raison de plantations industrielles - d’eucalyptus par exemple - mais aussi à cause des événements météorologiques extrêmes, qui éliminent d’abord les vieux arbres, plus sensibles ». Or, ce sont aussi ceux qui ont la plus grande capacité à stocker du CO2.

Migration assistée

Mais alors que faire pour protéger au mieux ces écosystèmes - Pas de miracle, explique Charlotte Grossiord. D’après elle, rien ne sera possible sans, avant tout, cesser la déforestation, prendre soin des forêts existantes et réduire nos émissions de carbone, qui sont la source du problème. « On ne peut pas compter sur la végétation, ni même sur la plantation de nouveaux arbres, pour absorber tout le CO2 que nous allons encore émettre si nous continuons sur cette lancée, car cette capacité va diminuer avec l’évolution des conditions climatiques. De plus, replanter ne remplacera jamais les forêts naturelles, qui sont des écosystèmes complexes, constitués sur des centaines voire milliers d’années. »

Elle se dit toutefois favorable à l’étude d’actions de migration assistée, consistant à importer, dès aujourd’hui, des espèces résistantes et plus habituées à la chaleur. « Car si, dans 30 ans, les essences formant la canopée actuelle disparaissent sans que d’autres soient remontées du Sud, nous risquons tout simplement de ne plus avoir de forêts. Mais cela doit bien sûr être fait de façon réfléchie et en privilégiant la variété ».

*Le Laboratoire PERL fait partie de la Faculté de l’environnement naturel, architectural et construit (ENAC)

Des arbres pour améliorer le bien-être sur le campus

Dans une volonté d’adapter les espaces extérieurs aux changements climatiques, d’enrichir la biodiversité et d’augmenter le confort de la communauté EPFL, plusieurs centaines d’arbres et arbustes ont été plantés cet hiver.

Avec ses bâtiments iconiques qui ont poussé sur le campus d’Ecublens au fil des ans, l’EPFL s’est progressivement éloignée de la nature, un sentiment renforcé par la construction en cours et à venir de nouveaux édifices, comme l’ensemble dédié à la RTS à l’est ou l’Advanced Sciences Building (ASB) prévu à l’ouest. Cette densification est aujourd’hui accompagnée d’une réflexion et d’actions concrètes pour ramener du végétal sur les espaces libres. Ce mouvement fait partie des ambitions de la Stratégie Climat et Durabilité de l’EPFL, dont l’un des objectifs est de s’approcher d’un indice de 30% de canopée d’ici 2030.

Entre février et mars 2023, pas moins de 200 arbres de trente essences différentes, 450 arbustes et 30 fruitiers ont été plantés sur le campus sous la direction du groupe Espaces extérieurs de l’unité Durabilité à la Vice-présidence pour la transformation responsable (VPT). Ces plantations s’ajoutent aux 82 arbres en pot déjà installés sur le campus, courant 2022, dans le cadre du projet Campus Piéton, et qui seront plantés ultérieurement, une fois les travaux achevés dans le périmètre concerné. En 2019, pour les 50 ans de l’EPFL, une première série de cinquante arbres avaient en outre déjà fait leur apparition.

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