Une nouvelle étude scientifique montre comment les périodes de sécheresse affectent la photosynthèse tout au long de la journée. L’étude a révélé que les plantes des régions généralement sèches augmentent leur consommation de CO2 le matin pendant une vague de chaleur et diminuent la photosynthèse en milieu de journée et en après-midi. Les chercheurs ont analysé les données des satellites géostationnaires de nouvelle génération.
Le Dr Benjamin Dechant est chercheur postdoctoral à l’Université de Leipzig et mène ses recherches au Centre de synthèse du Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv). Dechant, physicien et écologiste, concentre ses recherches sur les schémas spatio-temporels et la dynamique de la photosynthèse des plantes ainsi que sur les propriétés des feuilles et des cimes des arbres.
Les données de l’étude ont été recueillies en partie lors d’une vague de chaleur aux États-Unis en 2020. Dechant a contribué à la publication du groupe de recherche sud-coréen et a discuté des résultats les plus importants dans une interview.
Dr Dechant, lorsqu’il fait exceptionnellement chaud et sec, les plantes déplacent leur activité de photosynthèse vers les heures du matin. Pourquoi cette découverte est-elle si importante pour la recherche ?
Bien que cette idée ne soit pas nouvelle en tant que telle, elle n’était auparavant basée que sur des études à petite échelle de types individuels de plantes ou d’écosystèmes, par exemple au niveau d’une zone forestière, et n’avait pas encore été observée à plus grande échelle avec satellites. La nouvelle étude est la première à quantifier ce changement vers le matin sur l’ensemble du continent américain sur la base de mesures par satellite. Les résultats pourraient être utilisés pour évaluer et améliorer les résultats de simulation des modèles de végétation, par exemple, car ceux-ci sont importants pour prédire le cycle global du carbone.
Avec l’augmentation du réchauffement climatique, le phénomène d’activité de photosynthèse décalée se produira probablement plus fréquemment. Quels effets cela peut-il avoir sur les plantes individuelles mais aussi sur des écosystèmes entiers ?
Pour réaliser la photosynthèse, les plantes doivent ouvrir les pores de leurs feuilles, ce qui provoque l’évaporation de l’eau. Pendant les sécheresses et les vagues de chaleur, les plantes individuelles doivent minimiser leur perte d’eau tout en maintenant un minimum de photosynthèse. Si ces types de conditions persistent pendant une période plus longue et que les plantes ne peuvent pas absorber suffisamment d’eau par leurs racines, cela pourrait entraîner la mort d’un plus grand nombre de plantes, en particulier des types de plantes qui ne sont pas adaptées à des conditions environnementales aussi extrêmes. .
Au niveau des écosystèmes, la réduction drastique de l’évaporation de l’eau des feuilles à des heures tardives de la journée pourrait également influencer les températures. Cette évaporation de l’eau refroidit généralement l’air et l’effet de refroidissement sera diminué par rapport aux conditions normales. Cela pourrait avoir un effet négatif sur les animaux qui vivent dans ces écosystèmes, par exemple, et bien sûr pourrait aussi avoir un effet tangible dans les villes. Cela pourrait également conduire à des effets de rétroaction dans lesquels les sécheresses sont intensifiées en raison de la réduction de l’évaporation.
Le groupe de recherche auquel vous avez participé a évalué les données des satellites géostationnaires pour l’étude. Ce sont des satellites qui sont toujours au-dessus du même point de la surface de la Terre. Qu’est-ce qui rend ces satellites si précieux pour vos recherches ?
Les satellites géostationnaires ont été utilisés à des fins de communication et d’observations météorologiques (par exemple, ouragans et cyclones) pendant des décennies, mais ils n’avaient qu’une utilité limitée pour la recherche sur la végétation. Les nouveaux types de satellites géostationnaires ont été équipés de capteurs qui couvrent également la partie du spectre électromagnétique nécessaire à l’observation de la végétation.
Même si la résolution spatiale de ces satellites géostationnaires n’est pas aussi élevée que celle des satellites « classiques », ils ont l’avantage considérable d’avoir une résolution temporelle très élevée entre cinq minutes et une heure. Cela nous permet d’effectuer des mesures pertinentes en continu tout au long d’une journée, ce qui n’est autrement possible qu’avec des tours de mesure à la surface de la Terre.
Grâce à cette technologie, les chercheurs peuvent également obtenir beaucoup plus de mesures dans des conditions sans nuage. Ceci est également important pour les études travaillant avec des échelles de temps saisonnières, par exemple la phénologie des plantes, et est essentiel dans les régions avec une plus grande couverture nuageuse comme les tropiques, qui jouent un rôle essentiel dans le cycle global du carbone.
À l’avenir, il y aura un réseau de plusieurs satellites géostationnaires effectuant des mesures similaires couvrant la quasi-totalité du globe. L’un d’entre eux sera le satellite Sentinel-4 de l’ESA, qui sera mis en orbite l’année prochaine dans le cadre du très réussi programme Copernicus.
Plus d’information:
Xing Li et al, Un satellite géostationnaire de nouvelle génération révèle une dépression généralisée à midi dans la photosynthèse des terres arides pendant la vague de chaleur de 2020 dans l’ouest des États-Unis, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adi0775