Plus le début d’année est chaud, plus les arbres perdent leurs feuilles tôt
La vitesse à laquelle le feuillage des arbres vieillit en un an n’est pas fixée d’avance. Les modèles qui prédisent l’impact du changement climatique sur la végétation et le cycle du carbone devraient en tenir compte.
Cette année a clairement démontré que le feuillage peut commencer à revêtir ses couleurs d’automne et à tomber dès l’été. Certains arbres ont déjà perdu leurs feuilles dès le mois de juillet à cause de la chaleur et de la sécheresse. Les conséquences pour la forêt demeurent incertaines et dépendront grandement de la répétition ou non de tels phénomènes météorologiques extrêmes.
En réalité, le changement de couleur et la chute des feuilles, également appelés « sénescence », font partie d’un processus activement déclenché et contrôlé. Les arbres extraient les nutriments de leurs feuilles pour les stocker dans les branches, le tronc et les racines avant l’arrivée des premières gelées. Une réserve qui pourra être mobilisée au printemps suivant afin de développer de nouvelles feuilles.
Les chercheuses et chercheurs en écologie foresterie supposent désormais que, l’été dernier, de nombreux arbres n’ont pas réussi à absorber ces réserves à temps et à stocker ces précieux nutriments – avant que la chaleur et la sécheresse n’endommagent les feuilles et que le processus naturel de sénescence ne s’enclenche.
Le froid n’explique pas tout
L’équipe de l’écologue Yann Vitasse, soutenue par le FNS, vient toutefois de prouver que le vieillissement précoce des feuilles peut s’avérer voulu. Les scientifiques ont montré que des conditions climatiques chaudes et favorables au printemps peuvent déclencher une sénescence normale mais plus précoce. Celle-ci est avancée de plusieurs semaines, selon l’essence et les circonstances.
On a longtemps supposé que les basses températures et les journées plus courtes de l’automne donnaient le signal de départ du vieillissement foliaire. Cette explication s’avère insuffisante. « Les modèles uniquement basés sur les températures automnales et la durée du jour ne permettent pas de prédire le moment de la sénescence », explique Yann Vitasse, responsable de groupe de recherche à l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL).
Une expérience avec de jeunes arbres
D’autres facteurs doivent donc entrer en jeu. De récentes études ont révélé que des températures plus élevées au début de la phase de croissance pourraient influencer le moment du vieillissement foliaire. L’équipe de Yann Vitasse vient justement de tester cet effet sur de jeunes feuillus issus de trois essences indigènes courantes : le charme, le tilleul à petites feuilles et l’érable plane.
Pour mener à bien cette expérience, les scientifiques ont cultivé 48 jeunes arbres en pot de chaque espèce dans des serres ouvertes. La moitié d’entre eux a servi de groupe témoin et a été exposée à la température ambiante naturelle. L’autre moitié a été soumise à un flux d’air chaud de janvier à mi-juin – soit une température toujours supérieure d’environ cinq degrés Celsius à celle du groupe témoin.
Après le solstice d’été, tous les arbres ont de nouveau été exposés aux mêmes conditions dans une serre non chauffée. Les scientifiques ont observé le moment d’apparition des feuilles, la vitesse de croissance et d’accumulation de réserves des jeunes arbres, ainsi que le début du vieillissement foliaire.
Croissance précoce, réserves abondantes
Ils ont constaté de nettes différences entre les arbres soumis à des températures plus élevées durant la première moitié de l’année et les arbres témoins : les premiers ont fait des feuilles deux à quatre semaines plus tôt. Le diamètre du tronc a davantage augmenté chez le charme et le tilleul à petites feuilles ; ils ont donc mieux poussé. Chez ces deux espèces, la sénescence foliaire a également commencé trois à quatre semaines plus tôt.
« Nous émettons l’hypothèse que, lorsqu’il fait chaud tôt dans l’année, ces arbres investissent dans leur croissance et constituent des réserves d’énergie plus tôt. Cela pourrait contribuer à déclencher précocement le processus de sénescence foliaire », explique Yann Vitasse. Le scénario est d’autant plus vraisemblable que ces arbres avaient accumulé une grande quantité d’amidon dans leurs branches, dès le début de l’été – une substance servant à stocker l’énergie.
L’érable plane fait bande à part
L’érable plane, quant à lui, n’a pas suivi ce schéma. Bien que ses feuilles soient elles aussi apparues plus tôt en raison des températures plus élevées, ni sa croissance ni son accumulation d’amidon n’ont connu d’accélération. Ses feuilles n’ont pas non plus vieilli plus tôt que chez les jeunes arbres témoins.
« Chez l’érable plane, l’apparition des feuilles au printemps semble davantage déterminée par l’année précédente. Il réagit donc moins à de bonnes conditions de croissance », indique Yann Vitasse. De tels écarts attestent de l’importance d’inclure toujours différentes essences dans les expériences.
La chute des feuilles influence le cycle du carbone
On ignore encore exactement quel facteur détermine la sénescence précoce d’essences, telles que le charme et le tilleul à petites feuilles : l’apparition rapide des feuilles en soi, la croissance qui s’en trouve accélérée ou l’accumulation de réserves qui en résulte.
C’est ce que Yann Vitasse souhaite déterminer dans le cadre de nouveaux projets soutenus par le FNS. Il prévoit de procéder à d’autres expériences en laboratoire, à des observations sur le terrain ainsi qu’à l’analyse de données satellitaires. Les scientifiques souhaitent également étudier de plus près l’impact de la sécheresse sur le vieillissement foliaire.
« Ces informations sont cruciales pour prédire comment la végétation et le cycle du carbone de la Terre réagiront au changement climatique », explique Yann Vitasse. Ces modèles doivent en effet tenir compte de la quantité de carbone que les forêts pourront encore absorber à l’avenir. Les feuilles absorbent le CO₂ par photosynthèse. Une fin plus précoce de la période de croissance pourrait donc réduire la durée pendant laquelle les forêts fixent le carbone.
Cinq degrés de plus au printemps
Selon Yann Vitasse, l’augmentation de température de cinq degrés Celsius simulée dans son expérience ne constitue certes pas une prévision directe du réchauffement moyen futur. Mais de telles conditions inhabituellement chaudes pourraient devenir plus fréquentes au printemps.
Les différentes réactions des trois essences soulignent également l’importance de préserver la diversité des forêts. « Plus la composition des espèces est variée, plus la résilience face au stress et aux changements environnementaux majeurs est élevée. »