• La chaleur et la sécheresse entraînent de plus en plus souvent un brunissement prématuré des feuilles dans les forêts.
• Il reste difficile de déterminer s’il s’agit d’un processus contrôlé ou de dommages provoqués par la chaleur et la sécheresse qui affaiblissent les arbres.
• Distinguer ces deux processus est essentiel pour améliorer les modèles climatiques et éviter de surestimer la résilience des forêts face aux phénomènes climatiques extrêmes.

Avec la hausse des températures, les sécheresses et les vagues de chaleur se multiplient dans le monde entier. Les arbres feuillus changent ainsi de couleur prématurément de plus en plus souvent. En 2018, par exemple, les hêtres de la région de Schaffhouse présentaient déjà des cimes brunes dès mi-août. Deux explications sont possibles : soit les arbres perdent leurs feuilles de manière contrôlée avant l’automne, soit les feuilles sont directement endommagées par la chaleur.

Sous nos latitudes, les dégâts causés par la chaleur aux forêts étaient jusqu’à présent inhabituels. Lorsque les hêtres de Schaffhouse ont bruni durant l’été 2018, la plupart des écologues forestiers ont pensé que les arbres entamaient un processus actif de sénescence foliaire prématurée. Dans ce cas, les arbres auraient « récupéré » les nutriments contenus dans les feuilles en les mobilisant et en les réinjectant dans les tissus – comme ils le font chaque automne. Pourtant, de nombreux hêtres n’ont pas bien réussi à débourrer l’année suivante, signe qu’ils avaient subi des dommages importants.

Comprendre la durée de la saison de croissance et son évolution est essentiel pour prévoir la capacité des forêts à stocker le carbone, réguler l’eau et fournir d’autres services écosystémiques importants. Pour cela, les scientifiques s’appuient de plus en plus sur la télédétection, notamment sur les données satellitaires qui mesurent la « verdure » des forêts. Or, les études actuelles en télédétection ne font souvent pas la distinction entre deux processus très différents : les dommages foliaires induits par le stress, comme les « brûlures de feuilles » provoquées par la sécheresse ou la chaleur, et la sénescence automnale naturelle avant la chute des feuilles. Bien que ces deux processus donnent aux forêts un aspect plus brun vu de l’espace, leurs conséquences biologiques sont très différentes.

C’est précisément le problème soulevé par une équipe de recherche du WSL dans un commentaire publié dans Nature Climate Change. Contrairement à la sénescence automnale, les brûlures des feuilles dues au stress peuvent refléter des dommages irréversibles et entraîner la perte de précieux nutriments avant même que les arbres aient pu les récupérer. Si ce phénomène se répète, leur capacité à se remettre d’événements météorologiques extrêmes pourrait diminuer, compromettant à la fois leur santé, leur capacité à absorber le CO₂ et leur croissance.

« Si ces deux processus sont confondus, les modèles de sénescence foliaire risquent de perdre en fiabilité et la résilience des forêts face aux extrêmes climatiques pourrait être surestimée », préviennent Maxwell Bergström et Zhaofei Wu, co-auteurs principaux de l’article.

« Les dommages causés aux feuilles par la chaleur et la sécheresse devraient devenir de plus en plus fréquents à mesure que le climat se réchauffe », souligne Yann Vitasse, chef de projet au WSL et spécialiste des processus saisonniers chez les arbres. « Les vagues de chaleur et la sécheresse forment une combinaison explosive pour les forêts. C’est une tendance véritablement alarmante. »

Que faut-il faire ? Les auteurs recommandent de mener des expériences contrôlées afin de déterminer les seuils physiologiques qui distinguent la sénescence foliaire adaptative des dommages irréversibles subis par les feuilles. « Ces connaissances pourraient améliorer la télédétection de la santé des forêts et les prévisions concernant les réactions futures des écosystèmes au changement climatique », affirment les auteurs.