Un arbre qui fait de la photosynthèse n’est pas forcément un arbre qui grandit. L’idée paraît paradoxale, car on s’attend à ce que ces deux mécanismes avancent ensemble.
Pourtant, une nouvelle étude sur des chênes montre que la croissance s’interrompt au milieu de l’été, alors même que les arbres continuent à absorber du carbone jusqu’en automne.
Ce résultat change concrètement la manière dont on estime la quantité de carbone que les forêts pourront stocker à mesure que le climat se réchauffe.
Les travaux ont été dirigés par Mukund Palat Rao, écoclimatologue au Lamont-Doherty Earth Observatory, rattaché à la Columbia Climate School.
Pour y parvenir, l’équipe a croisé des images satellitaires, des capteurs de CO2 placés en cime, des dispositifs mesurant la croissance fixés sur les troncs, des séries issues des cernes des arbres, ainsi que des données de température remontant jusqu’à 1950.
L’ensemble a permis de reconstituer, au jour le jour, des indicateurs de photosynthèse, d’absorption de carbone et de croissance effective du bois sur 137 sites dans l’est des États-Unis et en Californie.
Une hypothèse à réexaminer
Dans la plupart des modèles climatiques, on part généralement du principe que davantage de photosynthèse entraîne davantage de croissance, et que davantage de croissance signifie davantage de carbone immobilisé dans le bois pendant des décennies, voire des siècles.
Dans cette logique, l’augmentation du CO2 agit comme un engrais : les arbres en captent plus, accélèrent leur croissance, stockent plus de carbone et compensent en partie ce que les activités humaines rejettent dans l’atmosphère.
« Aujourd’hui, la plupart des modèles supposent que si vous avez de la photosynthèse, vous avez de la croissance. Nous constatons que ce n’est pas le cas », a déclaré Rao.
« Le simple fait qu’il y ait plus de photosynthèse ne signifie pas forcément qu’il y aura plus de croissance des arbres à l’avenir. »
Ce que les données ont mis en évidence
Sur les sites de l’est des États-Unis, les chênes croissaient de mai à juillet. À la mi-été, la croissance s’arrêtait pratiquement.
En revanche, les arbres poursuivaient la photosynthèse jusqu’en octobre. Environ 36 percent de tout le carbone absorbé par ces arbres via la photosynthèse était capté après l’arrêt de la croissance.
En Californie, la dynamique changeait selon la saison, mais conduisait à la même conclusion. La croissance des chênes s’étalait de décembre à avril, puis ralentissait au milieu de l’été et s’arrêtait en août, alors que la photosynthèse continuait.
Dans ce cas, environ 26 percent de l’absorption annuelle de carbone survenait après la fin de la croissance.
La production de bois dépend d’une pression interne liée à l’eau dans l’arbre. Quand les conditions deviennent chaudes et sèches, cette pression chute et la croissance cesse presque immédiatement.
La photosynthèse résiste mieux : elle continue de fonctionner, à un rythme légèrement réduit, même lorsque l’arbre n’est plus en mesure de transformer le carbone qu’il capture en nouveau bois.
« Dès que les conditions deviennent sèches et chaudes, l’activité de croissance s’arrête quasiment instantanément, tandis que la photosynthèse semble se poursuivre à un rythme légèrement diminué », a expliqué Rao.
Où va le carbone ?
Le carbone absorbé après l’arrêt de la croissance ne s’évapore pas. Une partie est stockée sous forme d’amidon et sert à relancer la croissance au printemps suivant, tandis qu’une autre part alimente la formation de nouvelles feuilles et de nouvelles racines.
Par ailleurs, du carbone est consommé par la respiration cellulaire, indispensable pour maintenir l’arbre en vie pendant l’hiver. Une fraction est également transférée vers le sol, où elle nourrit des communautés microbiennes.
Ce que ce carbone ne fait majoritairement pas, c’est se convertir en biomasse ligneuse - la forme durable et pérenne de stockage du carbone qui fait des forêts des puits de carbone particulièrement précieux.
Le carbone enfermé dans le bois peut y rester des décennies, des siècles, voire des millénaires selon les conditions. À l’inverse, le carbone utilisé pour produire des feuilles ou soutenir des microbes du sol retourne bien plus vite dans l’atmosphère.
« Comprendre comment la photosynthèse et la croissance sont liées est très important du point de vue de la compréhension de la manière dont les forêts stockeront le carbone sur de longues échelles de temps », a indiqué Rao.
On ignore encore précisément quelle part du carbone capté après la fin de la croissance est séquestrée sur le long terme, et quelle part est relâchée relativement rapidement.
Mais l’idée générale est nette : les projections qui tracent un lien direct entre hausse de la photosynthèse et hausse du stockage de carbone sont probablement trop optimistes.
La variabilité du climat aggrave la situation
L’étude a aussi montré que l’écart entre photosynthèse et croissance était le plus marqué lors des années où le climat local alternait fortement entre des extrêmes humides et secs.
Des conditions très instables - des périodes d’abondance suivies de sécheresse - accentuaient ce découplage. Or ce type de variabilité devrait devenir plus fréquent à mesure que le changement climatique s’intensifie.
Rao et ses collègues examinent maintenant si le même schéma se retrouve chez d’autres espèces d’arbres, dans d’autres écosystèmes et dans d’autres régions.
Ils s’attendent à observer des formes de découplage dans divers types de forêts, même si son ampleur variera.
« Je n’ai pas vraiment de réponses pour l’instant », a déclaré Rao. « Il reste encore beaucoup de questions à traiter. »
La question de fond, derrière ces résultats, est de savoir dans quelle mesure on peut réellement compter sur les forêts pour absorber le carbone produit par les activités humaines.
D’après ces travaux, la réponse est sans doute : moins que ce que supposent les modèles - et l’écart entre photosynthèse et croissance constitue une raison majeure de cette surestimation.
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