Changement climatique et risques 2 min

Histoire évolutive des chênes : la résistance à la sécheresse adaptée à leur habitat

COMMUNIQUE DE PRESSE - Face au changement climatique et à l’augmentation de la sécheresse, la question du dépérissement des forêts est primordiale : elles sont des réservoirs de biodiversité et permettent également de stocker massivement le carbone et d'atténuer l’effet de serre. Les chênes sont des arbres emblématiques des forêts d’Europe et d’Amérique, que l’on pensait très vulnérables à la sécheresse. Grâce à une technique d’optique innovante, des scientifiques d’INRAE de l'université de Bordeaux et des universités de Berkeley et Stanford en Californie, ont étudié la tolérance à la sécheresse de différentes espèces de chênes nord-américains. Leurs résultats, publiés le 1er mars dans PNAS, montrent que les espèces de chênes ont évolué vers une plus grande résistance à la sécheresse pour coloniser des zones climatiques plus arides et qu’ils possèdent aujourd'hui une marge de sécurité relativement importante pour faire face au changement climatique.

Publié le 02 mars 2021

illustration Histoire évolutive des chênes : la résistance à la sécheresse adaptée à leur habitat
© INRAE - Sylvain Delzon

Un des facteurs déterminants de la tolérance des arbres à la sécheresse est la capacité du xylème, ensemble des vaisseaux qui acheminent l’eau et les nutriments du sol vers les feuilles, à résister à l’embolie. En effet, en cas de sécheresse, des bulles d’air peuvent se former et obstruer les vaisseaux, pouvant conduire à la mort de l’arbre. Grâce à une technique d’optique mise au point en 2016 en Australie (Brodribb et al. 2016 PNAS) et utilisée par la plateforme INRAE PHENOBOIS1 dans la région de Bordeaux, les chercheurs ont mesuré l’embolie des vaisseaux des  feuilles d’une vingtaine d’espèces de chênes le long d'un gradient d'aridité  dans le Far-West , où le climat de certaines régions est très sec. En mesurant la résistance à l’embolie des vaisseaux, les scientifiques peuvent mesurer la tolérance à la sécheresse de l’arbre. Leur étude vise à mieux comprendre l’histoire évolutive des espèces forestières et à prédire la réponse des forêts au changement climatique, en prenant pour étude de cas les chênes, un genre botanique aux espèces réparties dans de nombreuses régions de l'hémisphère nord.

Des chênes adaptés à l’environnement où ils poussent

Prélèvement d'échantillons sur un arbre isolé. © INRAE - Jean-Marc Louvet

Première bonne nouvelle : les chênes sont beaucoup plus tolérants à la sécheresse que ce qui était jusque-là admis. Les chercheurs ont observé que la tolérance à la sécheresse des différentes espèces de chêne suivait le gradient de pluviométrie et d’aridité du nord-ouest américain. Les espèces les plus tolérantes à la sécheresse sont de parenté proche, c’est-à-dire qu’elles font partie d’une même section sur l’arbre évolutif de la famille des chênes, et poussent dans les zones les plus arides alors que les moins tolérantes vivent dans des zones plus pluvieuses. Ces résultats suggèrent qu’au cours de leur évolution, les espèces de chênes auraient colonisé des zones géographiques dont le climat correspondait à leur tolérance à la sécheresse.

Grâce à la mesure de la tolérance à la sécheresse des chênes et à des données de stress hydrique obtenues sur le terrain, les scientifiques ont pu estimer la marge de sécurité hydraulique de chaque espèce. Une marge de sécurité positive indique que l'espèce peut vivre dans un climat encore plus sec et une marge négative, suggère que l'espèce peut être vulnérable à la sécheresse.  Heureusement, les marges de sécurité sont positives pour les 19 espèces étudiées, même celles poussant dans les zones les plus arides, ce qui signifie que ces espèces de chêne ne sont actuellement pas menacées. 

Les résultats sur les chênes de Californie sont encourageants et donnent des informations précieuses pour mieux prédire la dynamique de la biodiversité des forêts et du stock de carbone face au changement climatique. Les méthodologies utilisées peuvent être étendues à d’autres espèces et les chercheurs poursuivent actuellement leurs travaux sur les chênes d’Europe et les sequoias de Californie.

 

1 PHENOBOIS est une plateforme expérimentale pour évaluer les propriétés du bois et le fonctionnement hydraulique du xylème des plantes (https://www6.inrae.fr/phenobois).

 

Référence

Robert P Skelton, Leander DL Anderegg, Jessica Diaz, Matthew M Kling, Prahlad Papper, Laurent J Lamarque, Sylvain Delzon, Todd E Dawson, David D Ackerly, Evolutionary relationships between drought-related traits and climate shape large hydraulic safety margins in western North American oaks,

 

En savoir plus

Agroécologie

Trophée Etoiles de l’Europe pour le projet GenTree : la génétique au cœur de l’adaptation des forêts de demain

COMMUNIQUE DE PRESSE - Préservation de la biodiversité, qualité des sols, production de bois… les forêts sont essentielles pour nos sociétés. La capacité des arbres à s’adapter aux changements environnementaux actuels et futurs est un des défis posés aux gestionnaires des forêts européennes. En cohérence avec la stratégie de l’Union européenne de gérer durablement ses forêts pour mieux les protéger et les rendre résilientes, le projet GenTree, coordonné par Bruno Fady, directeur de recherche à INRAE, est récompensé ce mercredi 16 décembre du Prix Spécial de Jury des Etoiles de l’Europe pour l’engagement de l’équipe et l’excellence scientifique des travaux. Rassemblant 22 partenaires, ce projet financé par le programme cadre Horizon 2020 a permis la mise en place d’un dispositif unique d’expérimentation et de modélisation dans les domaines de la génomique, de l’écologie et des sciences forestières. Des avancées fondamentales dans la connaissance et la compréhension des peuplements forestiers européens seront prochainement à disposition de l’ensemble de la communauté scientifique européenne et internationale.

16 décembre 2020

Biodiversité

Effets du climat sur les interactions entre arbres, insectes et prédateurs : résultats d’un projet original de sciences participatives en Europe

COMMUNIQUE DE PRESSE - Les chercheurs d’INRAE ont initié en 2018 un projet de sciences participatives intitulé « Gardiens des chênes » impliquant des écoliers, collégiens et lycéens de différents pays européens pour étudier les mécanismes de résistance des chênes aux insectes herbivores, sous différents climats . Pendant deux ans, 82 enseignants et leurs élèves, et 30 scientifiques, appliquant le même protocole, ont mesuré les dégâts causés par les insectes herbivores sur les arbres, le long d'un gradient allant de l'Espagne à la Finlande, couvrant ainsi l’aire de répartition du chêne pédonculé dans 17 pays européens. Leurs premiers résultats sont publiés le 15 février 2021 dans la revue Global Ecology and Biogeography. Ils montrent que tous les insectes herbivores ne sont pas influencés de la même manière par le climat ou les défenses des arbres.

05 février 2021

Changement climatique et risques

Pleins feux sur les incendies du futur

Comment le risque incendie va-t-il évoluer dans les prochaines décennies ? Les scientifiques d’INRAE cherchent à mieux comprendre les facteurs responsables des incendies de forêt dans un contexte de changement global. Zoom sur les grandes tendances qui se dégagent et qui influeront sur les politiques de prévention et de lutte contre ce risque naturel.

13 janvier 2020