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Comprendre comment les interactions entre espèces modulent les impacts à long terme de la chaleur et de la sécheresse

 

Nos objectifs sont d'évaluer les processus physiologiques par lesquels les arbres s'adaptent et interagissent les uns avec les autres dans un climat changeant, de déterminer les conséquences de ces processus dynamiques sur la physiologie des arbres, et mieux comprendre ces effets sur les changements à long terme des cycles internes du carbone et de l'eau des arbres.

 

Contexte et justification

Au cours des dernières décennies, la hausse globale des températures a entraîné une augmentation exponentielle de la demande évaporative de l'atmosphère (c'est-à-dire le déficit de pression de vapeur, en anglais vapor pressure deficit, VPD). La température et le VPD sont devenus des facteurs de plus en plus importants du fonctionnement des plantes dans de nombreux biomes terrestres, et ont notamment contribué de manière significative à la récente mortalité des arbres due à la sécheresse. Simultanément, l'évolution du régime des précipitations a augmenté la fréquence et l'intensité des épisodes de sécheresse.

 

 

Lorsque les plantes sont exposées à des changements abiotiques (par exemple, la chaleur et la sécheresse) et biotiques (par exemple, la composition des espèces) dans l'environnement, elles peuvent adapter leur physiologie pour maintenir une performance optimale dans des conditions plus défavorables. Par exemple, des arbres exposés à des conditions plus sèches et plus chaudes peuvent modifier à un niveau très fin leurs caractéristiques physiologiques pour améliorer leurs stratégies d'économie d'eau et de gain de carbone. De même, les interactions entre les espèces sont particulièrement susceptibles de nous aider à comprendre comment et pourquoi les forêts réagissent à la chaleur et à la sécheresse.

Pourtant, bien que la capacité des arbres à adapter leur fonctionnement aux modifications de leur environnement soit largement reconnue, les modèles climat-végétation tiennent rarement compte de ces processus, ce qui limite nos possibilités actuelles pour faire des prévisions à long terme.

 

Objectifs du projet

Nos objectifs globaux sont d'évaluer les processus physiologiques par lesquels les arbres s'adaptent et interagissent les uns avec les autres dans un climat changeant, de déterminer les conséquences de ces processus dynamiques sur les réponses physiologiques des arbres aux stress climatiques, et d'améliorer notre compréhension de ces effets sur les changements à long terme des cycles internes du carbone et de l'eau des arbres.

 

Design expérimental et mesures

Depuis le printemps 2018, nous utilisons les écosystèmes modèles (Model Ecosystem Facility, MODOEK) du WSL à Birmensdorf pour exposer depuis de jeunes arbres à une combinaison de réchauffement (+5C par rapport aux conditions ambiantes) et de sécheresse (-50% d'humidité relative dans le sol par rapport aux conditions ambiantes). Deux espèces d'arbres caractérisées par une tolérance contrastée à la chaleur et à la sécheresse ont été plantées dans les chambres à ciel ouvert: le hêtre commun (Fagus sylvatica L.) et le chêne pubescent (Quercus pubescens Willd.). Les arbres poussent dans diverses combinaisons (monocultures ou mélanges), ce qui nous permet d'évaluer l'impact de leur interaction.

La phénologie et la température foliaire sont suivies en continu sur les plantes. Au cours de la saison de croissance, nous effectuons à de nombreuses reprises des mesures d'échanges gazeux, des mesures hydrauliques et des prélèvements foliaires (pour les glucides non structuraux, les isotopes stables et les analyses élémentaires). Nous mesurons également chaque année de nombreux traits anatomiques foliaires pour caractériser l'acclimatation structurelle foliaire.

 

Pour en savoir plus