Détecter l'invisible stress de la forêt

Lorsqu’on s’intéresse à la nature, on sait identifier un arbre en mauvaise santé par la décoloration ou la perte de ses feuilles. Mais à ce stade, le processus est déjà bien avancé, et les dommages sans doute irréversibles. Dans une étude récente, des scientifiques de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL montrent comment le stress des arbres peut être détecté avant d’être visible, grâce aux données spectrales recueillies au moyen de drones.

Une nouvelle étude de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL montre que le niveau de stress de chaque arbre peut être détecté depuis les airs à l’aide d’une caméra multispectrale. Au cours d’une série d’expériences, l’auteure principale Petra D’Odorico et ses collègues ont effectué des vols de drones au-dessus de pins dans le Bois de Finges, en Valais. Comme l’explique la chercheuse, «pour simplifier, on peut dire que le rayonnement solaire réfléchi par la canopée contient des informations sur la physiologie des arbres et donc sur leur état du moment.» Ses études ont montré que la lumière réfléchie révèle des changements dans les pigments photosynthétiques (chlorophylle et caroténoïde). En analysant ces pigments, il est possible de déduire l’investissement de l’arbre dans la photosynthèse, et par conséquent la croissance, ou dans d’autres processus qui s’imposent lorsque certaines ressources deviennent rares.

La sécheresse sera vraisemblablement la principale cause de mortalité des arbres dans les décennies à venir. Or, l’eau manque le plus souvent quand l’irradiation solaire est la plus forte. En conséquence, les feuilles ou les aiguilles subissent un déséquilibre: elles absorbent plus d’énergie qu’elles n’en ont besoin pour la photosynthèse, car au même moment les stomates se ferment pour éviter la dessiccation. Afin de dissiper cet excès d’énergie potentiellement nuisible, les aiguilles accélèrent la conversion des pigments. Cette activité peut être observée par imagerie multispectrale, une technique qui permet de détecter des informations invisibles à l’œil humain. «Grâce à cette méthode, c’est comme si nous pouvions voir le stress qui s’accumule chez un arbre», ajoute Petra D’Odorico. «Nous déterminons si des arbres encore sains en apparence sont déjà affectés par la sécheresse».

Les mesures par drone ont eu lieu pendant les saisons de croissance 2019 et 2020 dans le Bois de Finges, où le WSL mène une expérience unique à long terme. Sur ce site du Valais, l’une des vallées alpines intérieures les plus sèches d’Europe, des pins (Pinus sylvestris) ont été soumis à différents régimes d’irrigation depuis 2003. Au-delà du stress de déshydratation, l’étude de Petra D’Odorico a également révélé que l’histoire des arbres, c’est-à-dire les conditions environnementales du passé, influence leurs réactions actuelles. La télédétection par drone permet de surveiller en peu de temps.