Chris Lawton / Unsplash, CC BY-SA

À mesure que les jours raccourcissent et que les températures chutent dans l'hémisphère nord, les feuilles commencent à tourner. Nous pouvons profiter de couleurs automnales glorieuses pendant que les feuilles sont encore sur les arbres et, plus tard, traverser un tapis rouge, marron et or lors de nos promenades.

Lorsque les températures remontent au printemps, la saison de croissance des arbres reprend. Pendant les mois les plus chauds, les arbres prélèvent le dioxyde de carbone de l'atmosphère et le stockent dans des molécules complexes, libérant de l'oxygène en tant que sous-produit. Ceci, en un mot, est le processus de photosynthèse. Plus il y a de photosynthèse, plus le carbone est emprisonné.

Nous savons que le dioxyde de carbone est un moteur majeur du changement climatique, donc plus les plantes peuvent en retirer de l'atmosphère, mieux c'est. Le climat plus chaud entraînant une saison de croissance plus longue, certains chercheurs ont suggéré que plus de dioxyde de carbone serait absorbé par les arbres et autres plantes que par le passé. Mais une nouvelle étude a renversé cette théorie et pourrait avoir des effets profonds sur la façon dont nous nous adaptons au changement climatique.

Atteindre la limite

Les chercheurs, dirigés par Deborah Zani de l'Institut fédéral suisse de technologie, ont étudié dans quelle mesure le moment des changements de couleur des feuilles d'automne des arbres était déterminé par la croissance de la plante au printemps et à l'été précédents.

La température et la durée du jour étaient traditionnellement acceptées comme les principaux déterminants du moment où les feuilles changeaient de couleur et tombaient, entraînant certains scientifiques de supposer que le réchauffement des températures retarderait ce processus jusqu'à plus tard dans la saison. En étudiant les espèces d'arbres à feuilles caduques européennes, y compris le marronnier d'Inde, le bouleau argenté et le chêne anglais, les auteurs de la nouvelle étude ont enregistré la quantité de carbone absorbée par chaque arbre par saison et comment cela a finalement affecté la chute des feuilles.

En utilisant les données de la Projet paneuropéen de phénologie, qui a suivi certains arbres pendant 65 ans, les chercheurs ont découvert dans leur étude d'observation à long terme que lorsque le taux de photosynthèse augmentait, les feuilles changeaient de couleur et tombaient plus tôt dans l'année. Pour chaque augmentation de 10% de l'activité photosynthétique au cours de la saison de croissance du printemps et de l'été, les arbres perdent leurs feuilles, en moyenne, huit jours plus tôt.

Des expériences contrôlées par le climat sur des hêtres européens de cinq ans et des reine des prés du Japon suggèrent ce qui pourrait être derrière ce résultat inattendu. Dans ces essais, les arbres ont été exposés au plein soleil, à mi-ombre ou à l'ombre complète. Les résultats montrent qu'il y a une limite à la quantité de photosynthèse qu'un arbre peut effectuer au cours d'une saison de croissance. Pensez-y comme si vous remplissez un seau d'eau. Cela peut être fait lentement ou rapidement, mais une fois que le seau est plein, il n'y a plus d'endroit où aller.

Les arbres à feuilles caduques, qui perdent leurs feuilles en automne, ont une quantité fixe de carbone qu'ils peuvent absorber par saison. Alex Stemmer / Shutterstock

Cette recherche montre que les arbres à feuilles caduques ne peuvent absorber qu'une quantité déterminée de carbone chaque année et qu'une fois cette limite atteinte, plus rien ne peut être absorbé. À ce stade, les feuilles commencent à changer de couleur. Cette limite est fixée par la disponibilité des nutriments, en particulier l'azote, et la structure physique de la plante elle-même, en particulier les vaisseaux internes qui déplacent l'eau et les nutriments dissous. L'azote est un nutriment clé dont les plantes ont besoin pour pousser, et c'est souvent la quantité d'azote disponible qui limite la croissance totale. C'est pourquoi les agriculteurs et les jardiniers utilisent des engrais azotés, pour surmonter cette limitation.

Ensemble, ces contraintes signifient que l'absorption de carbone pendant la saison de croissance est un mécanisme d'autorégulation arbres ainsi que plantes herbacées. Seule une quantité limitée de carbone peut être absorbée.

Couleurs d'automne antérieures

Dans un monde avec des niveaux croissants de carbone dans l'atmosphère, ces nouvelles découvertes impliquent qu'un temps plus chaud et des saisons de croissance plus longues ne permettront pas aux arbres feuillus tempérés d'absorber plus de dioxyde de carbone. Le modèle prédictif de l'étude suggère que d'ici 2100, lorsque les saisons de croissance des arbres devraient durer entre 22 et 34 jours de plus, les feuilles tomberont des arbres entre trois et six jours plus tôt qu'elles ne le font actuellement.

Cela a des implications importantes pour la modélisation du changement climatique. Si nous acceptons que la quantité de carbone absorbée par les arbres à feuilles caduques dans des pays à température comme le Royaume-Uni restera la même chaque année quelle que soit la saison de croissance, les niveaux de dioxyde de carbone augmenteront plus rapidement que prévu. La seule façon de changer cela sera d'augmenter la capacité des arbres à absorber le carbone.

Les plantes qui ne sont pas limitées par la quantité d'azote disponible peuvent pousser plus longtemps dans le climat qui se réchauffe. Ce sont les arbres qui peuvent prendre l'azote de l'air, tels que aulne. Mais ces espèces perdront toujours leurs feuilles à peu près au même moment que d'habitude, grâce à moins de lumière du jour et à des températures plus froides.

Mais sur le plan positif, avec la perspective que certains arbres perdent leurs feuilles plus tôt et que d'autres les perdent au moment où ils le font maintenant, il pourrait y avoir la perspective de couleurs automnales prolongées - et plus de temps pour nous pour frapper les feuilles.

À propos de l’auteur

Philip James, professeur d'écologie, Université de Salford

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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