Le réchauffement climatique modifie la structure et la fonction des écosystèmes alpins, y compris les déplacements des limites de la végétation. Le déplacement vers le haut des limites forestières alpines, la limite supérieure de la croissance des arbres formant la frontière entre la forêt montagnarde et les communautés alpines, est fortement modulé par les interactions arbustes-arbres. Mais on sait peu de choses sur les réponses de ces formes de vie coexistantes à un climat plus chaud.
Sur la base d’observations in situ uniques de 8 et 10 ans de la phénologie cambiale dans les arbres et arbustes sympatriques à deux limites forestières du sud-est du plateau tibétain, les chercheurs ont trouvé un schéma opposé de phénologie cambiale entre les espèces d’arbustes et d’arbres en réponse au réchauffement. Sous un réchauffement printanier de +1°C, la reprise du xylème avance de 2 à 4 jours chez les arbres, mais retarde de 3 à 8 jours chez les arbustes. La réponse phénologique divergente au réchauffement était due au fait que les arbustes étaient 3,2 fois plus sensibles que les arbres à l’accumulation de froid.
« Sous la même quantité de refroidissement, les arbustes ont nécessité plus d’accumulation de forçage que les arbres, ce qui a retardé l’apparition de la phénologie cambiale. Pour les arbres, cependant, le forçage dépendait moins du refroidissement, ce qui a entraîné une phénologie cambiale plus précoce sous un printemps plus chaud », explique Liang, qui a dirigé l’équipe de recherche.
Les chercheurs ont en outre effectué une méta-analyse globale combinée à un modèle de croissance basé sur les processus pour explorer les moteurs des changements de croissance phénologiques en réponse au réchauffement, à partir de 344 arbustes et 575 arbres appariés à travers 11 limites forestières alpines dans l’hémisphère nord. Sur la base des enregistrements phénologiques cambiaux dérivés du modèle de croissance, ils infèrent en outre des effets divergents de la température printanière sur la phénologie cambiale entre les arbres et les arbustes dans les limites forestières de l’hémisphère nord.
Les résultats du modèle indiquent que les arbres montrent une plus grande sensibilité au réchauffement printanier que les arbustes, comme prévu. Les arbustes sont plutôt plus influencés par l’accumulation de froid que les arbres. « Notre méta-analyse a confirmé le même mécanisme à travers les échelles continentales », a déclaré Liang.
Indépendamment du fait que les arbustes et les arbres à la limite forestière alpine interagissent par facilitation ou compétition, le réchauffement climatique a le potentiel de provoquer des changements divergents dans leur phénologie. Cela impliquerait de raccourcir la saison de croissance des arbustes tout en la prolongeant pour les arbres. Par conséquent, l’inadéquation phénologique résultante due au réchauffement pourrait conférer un avantage concurrentiel aux arbres par rapport aux arbustes en augmentant la croissance, le gain de carbone et en améliorant la disponibilité des ressources, favorisant potentiellement des déplacements vers le haut de la limite forestière dans les régions montagneuses froides.
Les résultats de cette étude, dirigée par le professeur Eryuan Liang (Institut de recherche sur le plateau tibétain, Académie chinoise des sciences), ont été publiés sous la forme d’un article de recherche dans la revue Examen scientifique national. L’étude a également impliqué des chercheurs du CREAF, du CSIC, de l’unité d’écologie mondiale CREAF-CSIC-UAB, de l’Instituto Pirenaico de Ecología (IPE-CSIC), d’Espagne et de l’Université du Québec à Chicoutimi, Canada.
Plus d’information:
Xiaoxia Li et al, L’inadéquation phénologique induite par le réchauffement entre les arbres et les arbustes explique l’expansion des forêts à haute altitude, Examen scientifique national (2023). DOI : 10.1093/nsr/nwad182