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Pour les arbres, grossir ne veut pas forcément dire prendre du poids

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Dans les forêts de conifères de l’hémisphère nord, la formation de la biomasse ligneuse des arbres ne se produit pas en même temps ni à la même vitesse que leur croissance en circonférence. Ce phénomène présenté dans le dernier numéro de Nature Plants a été mis en évidence et quantifié par un large consortium de chercheurs, incluant trois membres de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL.

 

Le décalage observé entre les changements en taille et en biomasse des arbres suggère que ces deux processus de croissance réagissent différemment aux conditions environnementales comme la lumière, la température ou la disponibilité en eau. Ces résultats ont des implications cruciales pour notre compréhension du cycle du carbone.

Après des années de suivi de la croissance des arbres à l’échelle cellulaire, les scientifiques ont découvert que durant la saison de végétation, la production de la biomasse ligneuse accuse un retard d’environ un mois sur l’augmentation de la circonférence du tronc. Ce résultat clé a été établi dans une étude internationale dirigée par Henri Cuny, alors employé à l’Institut National de la Recherche Agronomique (Inra), et actuellement à l'Institut fédéral de recherches WSL.

Les conclusions de l’étude sont basées sur plusieurs milliers d’observations de la formation du bois et des données météorologiques collectées sur trois sites dans les Vosges, en France, et complétées par des données issues de plus de 50 sites répartis dans onze pays de l’hémisphère nord.

Dans ce réseau, un site important est étudié depuis 2007 au Lötschental (Valais, Suisse) par des chercheurs du WSL. Il fait l’objet d’un suivi à haute résolution de la formation du bois pour l’épicéa commun et le mélèze d’Europe, deux espèces emblématiques de la Suisse, le long d’un gradient altitudinal de 800 à 2200 m.

Retracer la formation du bois à l’aide de micro-carottes

Durant plusieurs années, les co-auteurs de cette étude ont prélevé des petits échantillons de bois (appelés micro-carottes) dans le tronc des arbres pour quantifier avec précision la dynamique saisonnière de la formation des trachéides, c’est-à-dire les cellules qui constituent la majeure partie du bois des conifères.

« Ces micro-carottes nous ont permis d’observer comment chaque cerne est formé et comment le carbone est piégé dans le bois », explique Henri Cuny, l’auteur principal de l’article. « Mais des mesures de haute précision réalisées à l’aide de dendromètres, des instruments qui enregistrent les changements de la circonférence du tronc, offrent une perspective différente. Et ce décalage dans le temps entre l’allocation du carbone dans le bois et la croissance de l’arbre en largeur est impressionnant. », poursuit-il.

L’observation au microscope des coupes anatomiques réalisées à partir des micro-carottes a révélé que les nouvelles trachéides s’élargissent en quelques jours, puis construisent leur paroi secondaire, épaisse et lignifiée, ce qui peut prendre plus de deux mois. Cette séquence de développement est à la base du décalage significatif entre l’augmentation en taille et l’augmentation en biomasse du tronc des arbres.

Des implications cruciales pour l’étude du cycle du carbone

L’étude a montré que ce décalage est prévalent dans les forêts de conifères de Suisse et à travers l’hémisphère nord en général. Ses conséquences sont cruciales pour l’étude du cycle du carbone. Par exemple, il implique que la séquestration saisonnière du carbone dans le bois ne peut pas être évaluée directement à partir de mesures externes des changements de la taille du tronc.

Ces observations détaillées sur le mécanisme de la séquestration du carbone dans le bois et son timing en relation avec les conditions environnementales sont capitales pour mieux comprendre l’impact des changements climatiques sur la croissance des arbres et le cycle du carbone dans les écosystèmes forestiers.

Article original

Cuny H. et al. (2015) Woody biomass production lags stem-girth increase by over one month in coniferous forests. Nature Plants. doi:10.1038/nplants.2015.160

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