Les forêts face aux vagues de chaleur: de nouvelles études montrent comment les arbres réagissent aux températures extrêmes

Les vagues de chaleur extrême se multiplient. Quand deviennent-elles critiques pour les arbres forestiers? Une équipe de recherche menée par l'Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) et l'EPFL a examiné cette question en Suisse, dans le sud de la France et en Espagne au cours de la canicule de l'été 2023.

Les résultats montrent que les chênes peuvent résister à des températures impressionnantes. «Au sommet de la canopée, les feuilles ont atteint 50 degrés Celsius en août, ce qui est tout à fait incroyable», explique Charlotte Grossiord, responsable de l'étude et écologue forestière au WSL et à l'EPFL. Et ce, alors que la température de l'air n'était «que» de 40 à 42 degrés.

Comment les chênes ont-ils survécu à de telles conditions? Ce qui les a sauvés, c'est probablement leur extrême tolérance à la chaleur. Pour répondre à cette question, les scientifiques ont exposé les feuilles à des températures croissantes dans un bain d'eau, tout en mesurant la façon dont la chaleur détruisait l'activité photosynthétique dans les cellules. «Nous avons constaté que le seuil critique de température se situe à près de 50 degrés Celsius», commente la chercheuse. Les feuilles des chênes de France et d'Espagne peuvent supporter des températures allant respectivement jusqu'à 51 et 53 degrés Celsius, tandis que les chênes sessiles de Suisse peuvent même résister à 59 degrés Celsius.

Le fait qu'ils aient rarement atteint ce niveau est probablement dû à un autre processus: les mesures montrent que les feuilles perdent toujours un peu d'eau. En effet, par temps chaud, les arbres ferment à un moment donné les pores à la face inférieure de leurs feuilles, par lesquels ils absorbent et libèrent des gaz. Mais une faible quantité d'eau s'évapore passivement à travers la surface des feuilles. Les deux processus, actif et passif, jouent un rôle, explique Charlotte Grossiord, car ils refroidissent les feuilles juste ce qu'il faut. Seules les feuilles les plus exposées au sommet de la canopée sont devenues brunes et sèches.

La tolérance à la chaleur de ces chênes est nettement supérieure à celle de certains conifères évalués précédemment en Suisse, observe Charlotte Grossiord. Toutefois, la morphologie des conifères, avec leurs fines aiguilles et leurs branches clairsemées, empêche le développement de températures extrêmes dans les aiguilles, comme l'ont démontré les études antérieures menées par l'équipe dans le Bois de Finges, en Valais.

Les résultats suggèrent que les essences feuillues souffriront de la multiplication des vagues de chaleur. «Certaines essences risquent d'atteindre leurs limites si les vagues de chaleur deviennent plus extrêmes», précise Charlotte Grossiord. Cela s'est déjà produit en Suisse au cours de l'été 2018, lorsque de nombreux hêtres se sont desséchés sur des sols stockant mal l'eau. Il est crucial de comprendre ce qui se passe lorsque la sécheresse est aggravée par des températures très élevées, souligne la chercheuse. La tolérance maximale à la chaleur des arbres des régions fraîches comme la Scandinavie n'est que de 35 degrés Celsius, alors que certaines plantes tropicales peuvent supporter près de 60 degrés.

De nombreuses techniques sont déjà utilisées dans l'agriculture pour éviter la surchauffe des plantes, ajoute Charlotte Grossiord. Par exemple, des caméras infrarouges enregistrant la température de surface des champs ont été utilisées pour déterminer les besoins d'irrigation des cultures. Dans le secteur forestier, l'utilisation de la télédétection est encore récente. «Notre étude montre que nous pouvons également utiliser ces technologies de télédétection avec des drones ou des satellites pour détecter les premiers signaux de stress thermique dans les forêts.»

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17439