La résistance des arbres face aux températures extrêmes
Alors que les vagues de chaleur extrême se multiplient, la question se pose de savoir à partir de quand les températures élevées deviennent critiques, voire mortelles, pour les arbres forestiers. Durant l'été 2023, une équipe de l'Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) et de l'EPFL s'est penchée sur cette question en Suisse, dans le sud de la France et en Espagne.
Crédit image: Alice Gauthey
Comme les chênes sessiles (Quercus petraea) du Jura bâlois mesurent bien 30 m de haut, une grue a été utilisée pour les travaux de recherche à Hölstein (BL).
Les forêts peuvent surchauffer en cas de conditions climatiques extrêmes et ainsi atteindre des températures qui pourraient être fatales. Alice Gauthey et une équipe de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) et de l'EPFL ont pu étudier ce phénomène en France durant la canicule de 2023: dans des parcelles de forêt de chênes verts, le thermomètre a grimpé à près de 50 degrés Celsius, les températures les plus élevées jamais mesurées à cet endroit..
Caméras thermiques
L'objectif des scientifiques était de suivre les variations de la température de la canopée au cours de la journée et de l'été. Ils ont eu recours à des drones équipés de caméras thermiques infrarouges, qui ont survolé des forêts en Suisse, en France et en Espagne lors de journées chaudes et ont enregistré la température à la face supérieure des feuilles. Ils ont également mesuré la photosynthèse et la transpiration dans les feuilles à la cime des arbres. Une grue a été nécessaire pour accéder au sommet des canopées car les chênes sessiles (Quercus petraea) du Jura bâlois atteignent une bonne trentaine de mètres de haut. En France, les scientifiques ont utilisé des échafaudages pour effectuer des mesures sur les chênes verts (Quercus ilex). En Espagne, aucune aide n'a été nécessaire, les chênes kermès (Quercus coccifera) ne dépassant guère 1,5 mètre.
Crédit image: Franz Eugen Köhler, Köhler's Medizinal-Pflanzen von 1897, libre de droits
Les feuilles de chênes sont les plus résistantes à la chaleur.
Il s'est avéré que les chênes supportent des températures étonnantes. «Les feuilles supérieures des houppiers ont atteint en août des températures allant jusqu'à 50 degrés Celsius, ce qui est assez incroyable», explique la responsable de l'étude Charlotte Grossiord, écologiste forestière au WSL et à l'EPFL. Et ce, alors que la température de l'air n'est «que»de 40 à 42 degrés environ.
Selon l'équipe de recherche, le fait que les chênes survivent à de telles températures est probablement dû à leur tolérance bien développée à la chaleur. Les spécialistes ont évalué cette dernière en exposant des feuilles à des températures croissantes dans un bain d'eau et en mesurant simultanément la manière dont la chaleur détruisait l'activité photosynthétique dans les cellules. «Nous avons vu que les températures critiques ne commencent qu'à près de 50 degrés Celsius» explique Grossiord.
Résistants jusqu'à 59 degrés
Les chênes de France et d'Espagne supportent des températures foliaires allant jusqu'à 51 et 53 degrés Celsius, les chênes sessiles de Suisse supportent même un peu plus avec 59 degrés Celsius. Le fait qu'ils n'atteignent que rarement ces températures est probablement dû à un autre processus : les feuilles ont toujours perdu un peu d'eau.
En effet, sous l'effet de la chaleur, les arbres finissent par fermer les pores de la face inférieure des feuilles, par lesquels ils absorbent et libèrent des gaz. Mais un peu d'eau s'évapore passivement à travers la surface des feuilles. Les deux processus, actif et passif, jouent un rôle, explique Grossiord. Ils refroidissaient juste assez les feuilles. Seules les feuilles les plus exposées de la canopée sont devenues brunes et sèches.
Crédit image: Charlotte Grossiord
Installation d'un appareil Licor dans une forêt de chênes kermès en Espagne (Valence).
Selon Grossiord, la tolérance à la chaleur des chênes étudiés est donc bien plus élevée que celle de certains conifères étudiés précédemment en Suisse. Toutefois, la structure de la couronne des conifères, avec ses aiguilles fines et ses branches lâches, empêche également des températures aussi élevées à l'intérieur des feuilles. C'est ce qu'ont montré des essais antérieurs de l'équipe dans la forêt de Finges en Valais.
Feuillus moins tolérants
Les arbres à feuilles caduques souffriront de vagues de chaleur plus fréquentes : «Certaines espèces devraient atteindre leurs limites si les vagues de chaleur deviennent plus extrêmes» explique Grossiord. En Suisse, l'été 2018 l'a déjà démontré: de nombreux hêtres ont alors dépéri sur des sols qui ne retiennent pas bien l'eau. Il est essentiel de comprendre ce que cela signifie lorsque des températures très élevées s'ajoutent à la sécheresse. La tolérance maximale à la chaleur des arbres des régions froides comme la Scandinavie n'est que de 35 degrés Celsius, alors que certaines plantes tropicales supportent près de 60 degrés.
De nombreuses techniques sont déjà utilisées dans l'agriculture pour éviter la surchauffe des plantes. Par exemple, des caméras infrarouges sont utilisées pour surveiller la température de surface des champs afin de déterminer les besoins en irrigation des plantes. Dans le domaine forestier, les technologies de télédétection sont encore nouvelles. L'étude montre que par exemple des drones ou des satellites peuvednt être utilisés pour détecter les premiers signaux de stress thermique dans les forêts.
Le texte original à découvrir sur www.wsl.ch.
