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Détecter l'invisible stress de la forêt

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22.9.2021  | Gottardo Pestalozzi | News WSL

 

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.

 

La détection précoce du stress des arbres est importante pour comprendre l’effet des sécheresses de plus en plus fréquentes sur les forêts, ainsi que pour déterminer les essences qui peuvent y résister. C’est pourquoi les scientifiques sont depuis longtemps sur la piste des moyens de mesurer la réaction des arbres aux changements environnementaux. 

Diverses techniques permettent d’identifier ce stress. L’analyse des cernes, par exemple, peut montrer un ralentissement de la croissance des arbres sur plusieurs années. Une autre approche consiste à mesurer la baisse de la photosynthèse pendant une vague de chaleur. Ces approches sont précieuses, mais gourmandes en temps, car elles exigent que chaque arbre soit examiné individuellement. Par conséquence, de telles études se limitent à quelques spécimens dans une forêt donnée.

 

Images aériennes avec drone et caméra multispectrale

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.

 

La télédétection par drone permet de surveiller en peu de temps beaucoup plus d’arbres qu’avec les mesures physiologiques classiques par contact au sol. Si, à ce jour, cette méthode ne peut pas être utilisée de manière opérationnelle pour gérer les forêts, elle sera indispensable à l’avenir en complément d’autres techniques pour suivre leur réaction à un climat plus chaud et plus sec.

Les auteurs remercient la Bourgeoisie de Loèche, le service forestier local et les Forces Motrices Valaisannes (FMV) pour leur collaboration depuis de nombreuses années. Cette étude a bénéficié d’un soutien financier du Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) dans le cadre du projet Spark Grant pour la recherche innovante, attribué à Petra D'Odorico.

 

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