De nombreuses forêts tropicales connaissent une augmentation de la foudre et des lianes, en partie grâce au changement global. Ce double coup de poing entraîne probablement une augmentation de la mortalité des petits arbres, ce qui pourrait entraîner des changements dans la composition des forêts tropicales et leur capacité à stocker le carbone. Un article dans le journal Nouveau Phytologue rend compte de cette évolution.
Les forêts tropicales subissent 35 à 67 millions de coups de foudre chaque année, et les coups de foudre semblent devenir de plus en plus fréquents. Evan Gora, l’auteur principal de l’article et chercheur au Cary Institute of Ecosystem Studies, explique : « La foudre est une cause majeure de la mort des arbres et de la perturbation des forêts, mais elle a été sous-étudiée en tant qu’agent de changement. Nous voulions comprendre pourquoi certains les coups de foudre tuent plus d’arbres que d’autres et ont découvert que les lianes jouent un rôle démesuré. »
Les lianes sont des vignes ligneuses avec de longues tiges grimpantes qui sont courantes sous les tropiques. En compétition pour la lumière du soleil, les lianes poussent dans les arbres et dans leurs auvents. Gora et ses collègues ont découvert que la densité de lianes est positivement associée au nombre d’arbres tués et endommagés par la foudre. Les recherches de l’équipe indiquent que cela est dû au fait que les lianes, qui sont hautement conductrices, servent de voie au courant électrique pour se déplacer des grands aux petits arbres.
« Les grands arbres sont plus susceptibles d’être frappés par la foudre », note Gora. « Lorsque les lianes sont dans la canopée, elles amplifient les effets de la foudre, entraînant des dommages plus graves aux arbres voisins. En connectant physiquement des arbres qui seraient autrement séparés, les lianes agissent comme des câbles de démarrage, fournissant un courant électrique mortel aux petits arbres du sous-étage qui autrement, survivrait à un coup de foudre. »
La recherche a eu lieu dans une forêt de plaine sur l’île de Barro Colorado, au Panama, la seule forêt tropicale où les impacts de la foudre ont été systématiquement quantifiés. Ici, on estime que la foudre tue plus de 16 % de la biomasse des arbres chaque année, dont 40 à 50 % des plus gros arbres. Des études antérieures ont révélé que les effets écologiques des coups de foudre individuels étaient très variables, les quelques coups décrits allant de 1 à 116 arbres endommagés et de 0 à 65 arbres tués.
Un nouveau système de détection de la foudre a été utilisé pour révéler les mécanismes sous-jacents à cette variation et déterminer si la présence de lianes influençait la gravité des perturbations causées par la foudre. Des enquêtes ont été menées sur 78 coups de foudre situés dans des zones où des lianes avaient été cartographiées ; 1 921 arbres présentant des dégâts de foudre évidents ont été surveillés. L’état des arbres a été évalué dans les quatre mois suivant l’impact de la foudre et jusqu’à quatre fois dans les 23 mois suivant l’impact.
Pour 65 des coups de foudre, l’équipe a identifié la source d’électricité de 85 % des arbres endommagés (1 434 sur 1 681). Ceux-ci comprenaient : (1) un contact physique avec une liane, (2) un contact physique avec un arbre, (3) un flashover d’une liane à proximité ou (4) un flashover d’un arbre à proximité. Ils ont ensuite évalué l’impact de la structure forestière sur la gravité des perturbations causées par la foudre pour 22 coups de foudre (569 arbres endommagés par la foudre).
Lorsque la densité de lianes était élevée, la perturbation par la foudre était plus sévère, avec plus de petits arbres endommagés ou tués. Les grands arbres (plus de 10 cm) n’avaient aucune association avec la structure forestière, ce qui indique que les lianes transféraient principalement l’électricité aux petits arbres. Ceci a été soutenu par des observations de la source de courant électrique. Le contact physique avec les lianes avait une forte relation positive avec le nombre d’arbres endommagés ou tués par impact. L’embrasement des lianes et le contact physique des arbres avaient également des relations positives avec la gravité de la foudre, cependant, ces relations étaient plus faibles que le contact physique des lianes.
Les lianes n’ont pas augmenté la superficie ou l’empreinte endommagée par la foudre, mais elles ont augmenté la gravité des perturbations causées par la foudre sur les arbres voisins. Gora explique : « Les lianes semblent déplacer l’électricité des grands arbres vers les petits arbres du sous-étage, nos observations sur le terrain indiquant que les petits arbres sont endommagés et tués plus fréquemment lorsque la densité de lianes est élevée et que les arbres sont en contact direct avec les vignes.
Les auteurs avertissent qu’il pourrait y avoir une boucle de rétroaction positive dans les forêts où la densité de lianes est particulièrement élevée, comme les forêts tropicales saisonnières et jeunes. Les lianes aggravent les perturbations causées par la foudre, entraînant potentiellement des lacunes plus profondes dans la canopée qui deviennent alors des points chauds pour la régénération des lianes, ce qui amplifie à son tour la gravité des futurs coups de foudre. Cette boucle de rétroaction positive pourrait avoir des implications majeures pour la dynamique de la compétition liane-arbre et les bilans de carbone forestier.
Gora conclut : « Les lianes et la foudre, deux phénomènes sous-étudiés qui sont sensibles au changement global, interagissent pour façonner la survie des arbres. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour identifier les espèces d’arbres qui seront les plus touchées, celles qui seront résilientes, et comment cela finira par modifier la composition des forêts et le stockage du carbone au fil du temps. »
Plus d’information:
Evan M. Gora et al, les lianes augmentent la sévérité des perturbations causées par la foudre dans une forêt tropicale, Nouveau Phytologue (2023). DOI : 10.1111/nph.18856