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Forêt de Bailly (Yvelines). © William Beaucardet

Imaginer les forêts de demain

LES RISQUES POUR LA FORÊT - L'arbre face à la sécheresse

1920, 1976, 1989 ou 2003, ces années ont connu les plus graves sécheresses en forêt en France. Celles-ci ont durement affecté la santé des arbres et sévèrement réduit leur production. Mais il ne faut pas oublier l’impact sur le long terme de ces épisodes secs. Les arbres qui survivent peuvent mettre des années à retrouver la forme. Or, le changement climatique nous promet des sécheresses plus fréquentes et plus aiguës. Voilà pourquoi les chercheurs tentent de comprendre les effets du manque d’eau sur les arbres et de découvrir leurs mécanismes de résilience. L’Inra cherche aussi à aider les sylviculteurs à s’adapter aux sécheresses qui ne manqueront pas de revenir sans cesse.

Mis à jour le 24/06/2016
Publié le 23/06/2016

Des arbres affamés et affaiblis

Soumis à la sécheresse, les arbres doivent prendre des mesures drastiques pour ne pas se dessécher. L’une d’entre elles consiste à conserver leur eau en fermant leurs stomates, les pores par lesquels ils transpirent. Mais ceci a pour effet de stopper aussi la photosynthèse, et donc, la production de molécules carbonées qui leur apportent de l’énergie. Or, à l’instar des ours et des marmottes, les arbres doivent faire leurs réserves pour l’hiver, surtout ceux qui perdent leurs feuilles. Suite à de fortes sécheresses, les réserves de sucre et d’amidon des arbres peuvent se retrouver au-dessous des niveaux critiques. S’ils survivent à l’hiver, les arbres n’en seront pas moins affaiblis, affamés et auront des difficultés à développer leurs feuilles au printemps. Ils peuvent mettre des années à récupérer forces et réserves, et retrouver de bons niveaux de croissance.

Les agresseurs opportunistes

Des arbres affaiblis sont des proies faciles pour les insectes et les champignons pathogènes. Ainsi, les pins éprouvés sont souvent la cible des scolytes, ces petits coléoptères xylophages. De même, des champignons qui s’attaquent aux racines, tels que l’armillaire, profitent de ce que les défenses de l’arbre sont au plus bas suite à une sécheresse. Des maladies contre lesquelles les arbres sains peuvent se défendre risquent de devenir mortelles pour des individus sortant d’une forte crise hydrique. Certains agresseurs sont capables de donner le coup de grâce à des arbres affamés par les sécheresses. Par exemple, les chenilles processionnaires ou les autres insectes qui s’attaquent aux feuilles peuvent, au retour de la belle saison, empêcher l’arbre de reconstituer ses réserves d’énergie déjà au plus bas. Le cycle infernal du dépérissement s’enclenche alors, parfois jusqu’à la mort de l’arbre.

Quels sont les arbres résilients ?

Les chercheurs de l’Inra ont remarqué qu’au sein d’un même peuplement d’arbres, certains individus sont plus résilients que d’autres. Désormais, ils identifient les caractéristiques de ces arbres résilients. Les travaux sont en cours, mais ils tiennent déjà une piste : les arbres qui présentent les plus fortes croissances résisteraient plutôt moins bien aux sécheresses extrêmes et pourraient mourir en premier. Ce serait plutôt les individus à croissance moyenne qui se révèlent des champions de la soif. Or, les exploitants des forêts ont naturellement tendance à privilégier les plus fortes productivités. Ils devront sans doute accepter un compromis entre performance de croissance et résistance aux aléas climatiques dans un futur proche.

Des collégiens chercheurs

Des collégiens qui arrachent une à une les feuilles des hêtres d’une pépinière de l’Inra, cela mérite-t-il une sanction ? Tout le contraire ! Ces jeunes gens font partie d’un projet scientifique et pédagogique plusieurs fois primé. Le projet Survivors est une alliance entre des chercheurs de l’Inra de Nancy-Lorraine, le Centre Permanent d’Initiative pour l’Environnement (CPIE) et le collège d’Einville-au-Jard. Il a pour but de comprendre comment les arbres meurent. Est-ce le manque d’eau qui provoque une embolie mortelle de leur système hydraulique ? Ou bien, est-ce parce qu’ils ne peuvent plus obtenir d’énergie de la photosynthèse qu’ils agonisent ? Pour répondre à cette véritable question scientifique, les chercheurs ont mis au point une expérience à laquelle les collégiens contribuent depuis trois ans. Ainsi, chaque année ils arrachent les trois quarts des feuilles d’un groupe d’arbres, tandis qu’ils opèrent une série de mesures sur des arbres privés d’eau et sur les arbres témoins. Ce projet est un lieu d’échange privilégié avec des chercheurs. Les collégiens apprennent que la science ne peut répondre aux questions qu’elle se pose qu’au prix de longs et patients efforts.

Coupe transversale d'un tronc de chêne.. © Inra, PITSCH Michel

Dendrochronologie : le temps long des arbres

Chaque année, les arbres ajoutent à leur tronc un anneau de croissance appelé cerne plus ou moins large. Pour les chercheurs, cette habitude est une aubaine. Ces anneaux concentriques enregistrent, pour qui sait les lire, la chronologie de chaque arbre et de son environnement. Ainsi, les années de sécheresse laissent un cerne très fin. La résilience de l’arbre aux perturbations, ou au contraire son déclin et sa mort, processus qui peuvent durer des années, s’inscrivent aussi dans le tronc. Mais les chercheurs peuvent aller plus loin grâce à l’étude de la composition isotopique des cernes qui révèle des caractéristiques physiologiques passées de l’arbre. Par exemple, ils ont montré qu’au cours du dernier siècle, les arbres ont rendu plus efficace leur utilisation de l’eau pour produire du bois. Principale explication : l’augmentation de la teneur atmosphérique en CO2. Pour absorber la même quantité de CO2, les arbres sont capables de diminuer l’ouverture de leurs stomates et ainsi réduire leur transpiration.

Imagerie 3D par microtomographie à rayons X  du système vasculaire du bois de peuplier (résolution 5 µm). On observe ici uniquement les vaisseaux embolisés.. © Inra, BADEL Eric

La cavitation, quèsaco ?

Tous les personnels de santé du monde ont le réflexe d’ôter l’air de la seringue avant de faire une piqûre. En effet, une bulle d’air dans nos artères pourrait provoquer une embolie aux conséquences fatales. Les arbres connaissent un problème semblable. Leur sève circule à travers des vaisseaux situés sous l’écorce. Si une bulle d’air pénètre dans un vaisseau, celui-ci est irrémédiablement perdu. Cette embolie, appelée cavitation chez les arbres, survient lorsqu’ils sont soumis à un stress hydrique. Si la cavitation s’étend à trop de vaisseaux, l’arbre meurt.

Un recordman de la soif

Et le grand prix de la résistance à la sécheresse dans la catégorie « arbres » est attribué à... Callitris tuberculata. Ce conifère s’est adapté aux régions les plus arides de l’Australie. D’après l’équipe internationale impliquant l’Inra qui a étudié ce champion, son système vasculaire permet le transport de la sève même sous des tensions d’eau extrêmement basses. Pourtant, avec le changement climatique, l’espèce n’est pas tirée d’affaire. Elle a en effet atteint les limites physiques de la stabilité de l’eau et ne pourra donc plus améliorer sa résistance à la sécheresse.