Les forêts de chênes jouent un rôle essentiel dans notre écosystème, assurant la régulation du climat et le contrôle de l’érosion partout en Amérique du Nord. Cependant, ces forêts sont confrontées à des menaces croissantes liées à la sécheresse et au flétrissement du chêne, et il peut être difficile de distinguer ces deux problèmes.
En utilisant une approche innovante combinant des outils de télédétection et des mesures physiologiques, des chercheurs de l’Université du Minnesota ont développé un moyen de détecter le flétrissement du chêne de manière précoce et précise, une étape essentielle pour sauvegarder la santé des forêts dominées par le chêne.
Leur nouvelle publication recherche dans le Actes de l’Académie nationale des sciences démontre la capacité de prédire les processus physiologiques liés au flétrissement du chêne et au stress hydrique à partir de la lumière réfléchie par les canopées.
« Les spécialistes de la santé des forêts soulignent souvent à quel point il est difficile de faire la distinction entre la mort des chênes à cause de la pyrale du châtaignier et l’impact de la sécheresse et le flétrissement du chêne dans les mêmes peuplements forestiers. Cette recherche démontre le potentiel de détection et de différenciation entre ces deux problèmes critiques du chêne, » a déclaré Jennifer Juzwik, professeure adjointe au Collège des sciences de l’alimentation, de l’agriculture et des ressources naturelles de l’Université.
Utilisant l’écophysiologie spectrale, une nouvelle intégration de l’écophysiologie végétale et la télédétection pour une surveillance avancée du stress des plantes, cette approche permet une détection précoce du flétrissement du chêne et de la sécheresse. Il combine les connaissances biologiques avec l’efficacité des mesures du paysage.
Les chercheurs ont découvert qu’en analysant les données de réflectance spectrale, ils pouvaient détecter des indicateurs spécifiques tels que le déclin de l’efficacité photosynthétique et la perte de capacité de réhydratation des feuilles jusqu’à deux semaines avant que les arbres ne montrent des signes visuels de déclin. Ils ont également découvert que les schémas de déclin du couvert forestier reflètent les schémas de conduits bloqués dans les tiges, et que ces schémas sont spécifiques à chaque type de stress.
Des recherches plus approfondies basées sur cette méthode pourraient permettre une détection précoce de diverses menaces pour la santé des forêts.
« Ces modèles sont comme des yeux surhumains : ils voient la lumière à des longueurs d’onde bien au-delà de ce que nous pouvons voir. Une fois formés, ils peuvent utiliser les informations cachées dans nos yeux pour traduire la lumière en physiologie », a déclaré l’auteur principal Gerard Sapes, biologiste à l’Institut. Université de Floride, ancien chercheur postdoctoral à l’Université du Minnesota.
Cette avancée encourage une exploration plus approfondie des liens complexes entre l’écophysiologie et la réflectance spectrale, ouvrant la voie à une évaluation plus nuancée du stress des plantes. Cette recherche constitue un pas important vers une application efficace et généralisée de la surveillance du stress des plantes.
« L’étude offre une intégration élégante de méthodes physiologiques et de biologie spectrale pour détecter et différencier les effets de la sécheresse et les effets des maladies sur les jeunes arbres. Nous sommes désormais en mesure de prédire avec précision le développement des maladies et la sécheresse chez les chênes », a déclaré Jeannine Cavender-Bares, directrice du ASCEND Biology Integration Institute et professeur au Collège des sciences biologiques.
Les recherches futures devraient explorer des applications plus larges de l’écophysiologie spectrale pour mieux comprendre ce qui peut et ne peut pas être prédit à partir de la réflectance spectrale. L’extension de la méthodologie pour couvrir de plus grandes zones forestières et des écosystèmes diversifiés améliorerait sa capacité de généralisation, mais cela entraînerait de nouveaux défis nécessitant des solutions fondées sur la recherche.
Les efforts de collaboration avec les agences de gestion forestière et les décideurs politiques sont cruciaux pour intégrer et mettre à l’échelle ces méthodes innovantes dans les pratiques réelles de surveillance et de gestion.
Plus d’information:
Gerard Sapes et al, Les liens mécanistiques entre la physiologie et la réflectance spectrale permettent une détection pré-visuelle du flétrissement du chêne et du stress dû à la sécheresse, Actes de l’Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2316164121