Les jeunes arbres révèlent à quel point le changement climatique peut nuire aux forêts

Alors que le climatologue Don Falk marchait à travers une forêt, les vieux pins verts s’étendaient au-dessus de nous. Mais il avait le sentiment qu’il manquait quelque chose. Puis ses yeux le trouvèrent : un plant, cassant et brun, négligé en raison de son absence de vie. Une fois que les yeux de Falk en trouvèrent un, les autres revinrent rapidement à sa conscience. Une génération entière de jeunes arbres était morte.

Falk, professeur à l’École des ressources naturelles et de l’environnement de l’UArizona, avec des nominations conjointes au Laboratoire de recherche sur les cernes des arbres et à l’Institut de résilience de l’Arizona, fait référence à cette disparition à grande échelle de la jeune génération d’arbres comme un échec du recrutement.

Ceci est particulièrement dévastateur pour une population d’arbres, car les plus jeunes sont essentiels à la récupération des forêts après des événements de mortalité massive, tels que de graves incendies de forêt et des infestations d’insectes, qui deviendront tous deux plus fréquents à mesure que le climat continue de changer, a-t-il déclaré.

Pour mieux comprendre comment des conditions climatiques extrêmes pourraient déclencher un échec du recrutement, Falk et ses co-auteurs ont examiné comment cinq espèces d’arbres âgés de 4 ans réagissaient à une sécheresse et à une chaleur prolongées.

Ils ont constaté que différentes espèces avaient différents niveaux de tolérance à la sécheresse et que toutes les espèces étaient plus tolérantes que prévu à la vague de chaleur. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Frontières des forêts et changement global.

En général, les arbres plus âgés tolèrent mieux les conditions plus difficiles, a déclaré Falk. Mais en cas de mortalité massive – qui peut être provoquée par la sécheresse et la chaleur, parfois associées à des insectes, des agents pathogènes ou à des incendies de forêt – les populations d’arbres deviennent dépendantes de leur capacité à se régénérer.

« Lorsque les scientifiques établissent des modèles sur la croissance future des arbres, basés sur les conditions qu’un arbre adulte peut tolérer, il se peut que cela ne reflète pas avec précision l’avenir des forêts », a déclaré Falk. « C’est pourquoi nous nous sommes concentrés sur ce goulot d’étranglement des semis. »

L’équipe a rassemblé des arbres de cinq espèces trouvées à différentes altitudes dans les montagnes Jemez au Nouveau-Mexique. De l’altitude la plus basse à l’altitude la plus élevée, cela comprenait le pin ponderosa, le pin piñon, l’épinette d’Englemann, le sapin de Douglas et le pin souple. Ils ont ensuite exposé les jeunes arbres à des conditions de sécheresse et de chaleur dans une chambre de croissance, ce qui leur a permis de contrôler précisément la température, l’humidité, la lumière et l’eau.

Au cours de la première phase de l’expérience, l’équipe a maintenu la température moyenne normale pour chaque espèce et a simplement arrêté d’arroser les plantes pour tester leur réponse aux conditions de sécheresse.

« Environ 8 semaines, presque tous les arbres en souffraient encore », a déclaré Falk. « Mais ensuite, alors que la sécheresse durait 12 et 14 semaines, les plants de pin ponderosa ont commencé à mourir, puis les plants de piñon ont commencé à mourir, puis l’épicéa d’Engelmann et le sapin de Douglas. Ceux qui ont duré le plus longtemps, qui Ce qui nous a vraiment surpris (durée 36 semaines sans eau) était le pin souple. »

« On pourrait penser que les espèces qui vivent à des altitudes plus basses et plus chaudes seraient mieux adaptées à la sécheresse que les arbres vivant à des altitudes plus élevées », a déclaré Falk. « Mais les arbres des altitudes plus élevées, le sapin de Douglas et le pin souple, poussent dans les températures les plus fraîches et vivent le plus longtemps. Il semble que les arbres ne soient que aussi résistants à la sécheresse qu’ils doivent l’être. À mesure que le changement climatique progresse, il exercera davantage de stress. sur les arbres, puis il y aura probablement une sélection pour ces caractères plus tolérants à la sécheresse.

Ensuite, l’équipe a simulé une vague de chaleur moyenne en augmentant la température de 10 degrés pour toutes les espèces pendant une semaine.

En conséquence, chaque espèce a disparu exactement dans le même ordre et est morte un peu plus tôt.

« Ces résultats m’ont surpris à plusieurs égards », a déclaré David Breshears, co-auteur et professeur émérite de l’UArizona. « Premièrement, les vagues de chaleur sont effectivement importantes, mais je m’attendais à ce qu’elles aient un effet plus important qu’elles ne l’ont fait. Elles sont donc importantes, mais la sécheresse sous-jacente et le réchauffement moyen semblent être les principaux facteurs. Deuxièmement, nous avons constaté que le pin souple était l’espèce la plus robuste et cela a des implications importantes sur la façon dont nos paysages sont susceptibles de changer. »

Lors de leur prochaine expérience, l’équipe prévoit d’intensifier la vague de chaleur, a déclaré Falk.

« Nous avons besoin de ce type d’informations pour aider les gestionnaires forestiers à savoir à quoi s’attendre ensuite et à déterminer quoi planter à la suite d’un incendie de forêt ou d’autres grands événements de disparition d’arbres adultes », a déclaré Breshears.

Alexandra Lalor, étudiante diplômée de l’UArizona, qui a obtenu sa maîtrise en études des ressources naturelles, avec une spécialisation en écologie du feu en décembre 2022, a dirigé le document. Les co-auteurs incluent le professeur Greg Barron-Gafford de l’École de géographie, de développement et d’environnement, le professeur de recherche adjoint Jason Field de l’École des ressources naturelles et de l’environnement, l’ancien collègue de l’UArizona Darin Law et d’autres de l’United States Geological Survey et de l’USDA Forest. Service.