Est-ce que le changement climatique fait pousser les arbres plus vite ?

La vitesse de formation du bois prime sur la durée

Les résultats montrent que la vitesse de production des cellules de xylème (nom scientifique et fonctionnel du bois), qui assure notamment le transport de l’eau et des sels minéraux ainsi que le soutien mécanique de l’arbre, influence davantage la quantité de bois produite que la durée d’activité du cambium (une fine couche de cellules souches située sous l’écorce et qui assure la croissance en épaisseur de l’arbre).

La température agit différemment sur ces deux paramètres. Des températures plus élevées peuvent prolonger la période pendant laquelle le cambium produit de nouvelles cellules, mais elles n’accélèrent pas indéfiniment leur production. Au-delà d’une température annuelle moyenne d’environ 6 °C, la vitesse de production des cellules diminue, probablement en raison d’une moindre disponibilité en eau dans le sol. 

Ainsi, une saison de croissance plus longue ne se traduit pas nécessairement par une production de bois plus importante !

Pourquoi s’intéresser à la formation du bois ? 

Dans les régions tempérées et boréales, les hivers froids interrompent la croissance des arbres. Avec le réchauffement climatique, leur saison de végétation, période durant laquelle ils sont actifs, tend à s’allonger. Cette évolution peut s’accompagner d’une augmentation de la productivité primaire, c’est-à-dire de la quantité de matière organique produite par les arbres grâce à la photosynthèse. 

On pourrait donc penser que les arbres qui captent davantage de carbone et disposent de plus de temps pour croître produisent plus de bois et stockent davantage de carbone, comme le prévoient la plupart des théories et modèles. 

Pourtant, si la phénologie du houppier des arbres (débourrement des bourgeons, ouverture et jaunissement des feuilles, par exemple) peut être suivie relativement facilement par des observations de terrain, des caméras dans les canopées, ou des images satellites, la formation du bois reste beaucoup plus difficile à observer. Car ce phénomène, appelé xylogenèse, se déroule sous l’écorce, à l’abri des regards.

Observer le bois se former, cellule par cellule

Pour suivre ce processus, les scientifiques prélèvent chaque semaine des microcarottes de bois sur le tronc des arbres. Observés au microscope après une préparation adéquate au laboratoire, ces échantillons permettent de déterminer précisément quand de nouvelles cellules de xylème se forment et à quel rythme.

L’étude rassemble les données de plus de 20 espèces de conifères, réparties sur plus de 100 sites dans l’hémisphère Nord, soit plus de 50 000 échantillons de bois et 400 000 observations anatomiques. 

Ces données sont issues d’un travail collaboratif engagé dès 2013 par un consortium international de chercheurs spécialistes de la xylogenèse. Certaines séries de données reposent sur des suivis particulièrement longs, notamment dans le Lötschental, en Suisse, où les scientifiques du WSL prélèvent ainsi chaque semaine des microcarottes depuis 20 ans. En France, les scientifiques et techniciens de SILVA suivent la formation du bois sur différents sites, comme dans le massif du Donon (Vosges du nord) ou le mélange d’espèces (sapin, épicéa, pin sylvestre) a été étudié sur trois sites pendant quatre années, près de Briançon où la croissance du mélèze a été suivie sur un gradient de 1 000 m d’altitude, ou encore dans la forêt de Hesse (Moselle) où la xylogénèse est justement comparée à la photosynthèse mesurée grâce à une tour à flux.

Des effets différents selon les forêts

Ce résultat permet de mieux comprendre pourquoi le réchauffement climatique peut avoir des conséquences très différentes selon les forêts. 

En effet, dans les forêts boréales qui sont froides, la hausse des températures peut dans un premier temps être favorable aux arbres, qui peuvent produire du bois plus longtemps et plus rapidement. Dans les forêts tempérées et méditerranéennes, en revanche, l’allongement de la saison de croissance est souvent limité. De plus, lorsque les températures augmentent et que l’eau devient moins disponible, le ralentissement de la production des cellules peut annuler l’effet de l’allongement de la saison de croissance, voire conduire à une diminution de la production de bois.

Avec l’accélération du réchauffement global, même les forêts boréales pourraient perdre le bénéfice d’une saison de croissance plus longue. 

Quelles conséquences pour le stockage du carbone ? 

Ces résultats remettent en question l’idée selon laquelle l’allongement des saisons de croissance devrait nécessairement renforcer la capacité des forêts à stocker du carbone et contribuer ainsi à atténuer le réchauffement global.

« Pour prédire la réaction des forêts aux dérèglements climatiques, il est important de considérer non seulement la durée pendant laquelle les arbres forment du bois, mais aussi la rapidité avec laquelle ce processus se déroule », explique Cyrille Rathgeber, chercheur au sein du laboratoire Silva.

Le stockage du carbone par les forêts dépend de nombreux processus et ne se résume pas à la formation du xylème. Toutefois, un ralentissement de la production de bois peut réduire la quantité de carbone durablement incorporée dans la biomasse ligneuse. Ces résultats apportent ainsi un nouvel élément pour améliorer les modèles utilisés pour prévoir l’évolution des forêts et leur rôle dans le cycle du carbone face aux dérèglements climatiques.

Partenaires

Cette étude internationale associe, en particulier, le laboratoire Silva (Université de Lorraine, AgroParisTech, INRAE) en France et l’institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL), en Suisse.