L'échographie révèle les secrets de survie à la sécheresse des arbres.

Les tissus des arbres vivants peuvent détenir les secrets de la raison pour laquelle certains peuvent récupérer après une sécheresse et d'autres meurent. Mais ces tissus sont difficiles à évaluer dans les forêts matures. Après tout, les arbres de 90 ans ne peuvent pas se rendre au laboratoire pour obtenir une imagerie par scan. La plupart des études sur les impacts de la sécheresse sur les plantes sont donc effectuées en laboratoire et sur des arbres plus jeunes — ou en prélevant des carottes sur des arbres matures.

Barbara Beikircher, écophysiologiste à l'Université d'Innsbruck en Autriche, et ses collègues ont élaboré une approche différente: ils ont amené le laboratoire aux arbres.

Dans la forêt de Kranzberg près de Munich, l'équipe a équipé des peuplements de sapins et de hêtres matures de capteurs ultrasonores robustes et étanches. Certains des peuplements avaient été recouverts de toits pour bloquer la pluie d'été, créant ainsi des conditions de sécheresse artificielle.

Cinq ans de suivi ont révélé que les hêtres (Fagus sylvatica) sont plus résilients à la sécheresse que les sapins (Picea abies), ont rapporté les chercheurs dans la revue Plant Biology de décembre. L'exploration des mécanismes sous-jacents a expliqué cette différence.

Les arbres stressés par la sécheresse ont produit plus de signaux ultrasonores que les arbres exposés à la pluie d'été. Ces ondes acoustiques ténues rebondissaient sur des bulles d'air appelées embolies profondément dans la vasculature des arbres. La tension de surface maintient l'eau en mouvement à travers les milliers de vaisseaux minuscules d'un arbre — l'évaporation des pores des feuilles entraîne l'eau vers le haut du tronc (SN: 9/6/22). Mais s'il n'y a pas suffisamment d'eau dans le sol, cette attraction vers le haut peut générer des embolies qui obstruent les vaisseaux. Dans les expériences, les sapins ont émis beaucoup plus de signaux que les hêtres, suggérant qu'ils avaient beaucoup plus d'embolies.

Cela malgré le fait que les hêtres semblent être moins conservateurs dans leur gestion de l'eau, du moins en surface. Les arbres peuvent prévenir les embolies en fermant les pores sur leurs feuilles, mais cela présente un compromis. En le faisant, ils coupent l'approvisionnement en dioxyde de carbone qui stimule la photosynthèse, qui produit les glucides et les sucres dont les arbres ont besoin pour vivre et grandir. Dans des conditions sèches, les arbres sont confrontés à un choix impossible « entre mourir de faim et mourir de soif », explique Beikircher.

Les hêtres ont subi moins d'embolies que les sapins, même s'ils ont maintenu leurs pores ouverts plus longtemps que les conifères. Cela pourrait être dû au fait que les hêtres ont des racines qui s'étendent dans un sol plus profond et plus humide ainsi que des réserves d'eau plus robustes, explique Beikircher. Une autre série d'expériences après que les chercheurs aient soulagé la sécheresse confirme ce diagnostic.

À la fin de l'expérience, l'équipe a arrosé abondamment le sol. Tous les arbres se sont bien rétablis selon la plupart des mesures : les taux de photosynthèse dans les arbres qui avaient été privés d'eau jusqu'alors ont rattrapé les taux des arbres des groupes témoins, et les embolies se sont remplies d'eau.

Mais lorsque Beikircher a mesuré la résistance des arbres à un courant électrique, ce qui est un indicateur des niveaux d'humidité profonde dans les troncs, les réserves d'eau des sapins étaient toujours épuisées. Une saison de pluie n'a pas suffi à aider ces arbres à se rétablir complètement. Il n'est pas clair si les sapins peuvent reconstituer leurs réserves après une sécheresse prolongée ou combien de temps cela pourrait prendre.

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Les espèces capables de résister aux conditions de sécheresse et de récupérer plus rapidement pourraient devenir plus nombreuses dans les forêts futures à mesure que le changement climatique rend les sécheresses plus fréquentes et plus intenses (SN : 3/10/22). Cela signifie que les compositions des arbres qui composent les forêts tempérées du monde pourraient changer à mesure que le climat se réchauffe, avec des conséquences incertaines pour les autres plantes et animaux de ces écosystèmes.

Beikircher envisage de tester si une forêt plus diversifiée pourrait aider les espèces sensibles à la sécheresse comme le sapin à survivre. Des hêtres à enracinement profond entrelacées avec des sapins pourraient aider à augmenter l'humidité dans les niveaux supérieurs du sol en faisant remonter l'eau là où se trouvent les racines des sapins, dit-elle.