Canicules, sécheresses et stress hydrique : comment s'adaptent les arbres ?
Avec des printemps et des étés de plus en plus chauds accompagnés d’épisodes de sécheresses qui s'intensifient, les arbres de nos forêts font face à des conditions parfois extrêmes. Face à cela, les arbres doivent composer avec un défi majeur : le manque d’eau.
Comment résistent-ils à ce stress hydrique ?
Quels mécanismes leur permettent de survivre, et quelles sont leurs limites ?
L'eau, une ressource vitale
Comme tous les végétaux, les arbres ont besoin d'eau et cette eau leur sert à différents mécanismes vitaux :
- La photosynthèse
La photosynthèse est le processus qui permet aux arbres de fabriquer leur propre nourriture sous forme de sucre et ce à partir de la lumière solaire, de l’eau (H₂O) et du gaz carbonique issu de l’air (CO₂). Cette réaction qui se déroule dans les feuilles génère un sous-produit issu de l’eau et relargué dans l’atmosphère, l’oxygène (O₂). - Le transport des sels minéraux et des sucres : sève brute et sève élaborée
Par leurs racines, les arbres puisent l'eau et les minéraux du sol (azote, phosphore, potassium entre autres) nécessaires à la photosynthèse qu'ils font remonter jusqu'aux feuilles via leur système vasculaire. Ce liquide qui monte vers les feuilles est appelé sève brute. Les sucres et les autres substances synthétisés dans les feuilles sont amenés vers les lieux de stockage (racines entre autres) ou d'utilisation grâce à la sève élaborée. - La transpiration foliaire
Un autre rôle de l’eau est de contribuer à la régulation thermique des feuilles par évaporation au niveau de leurs stomates, ces petits pores présents à leur surface, un peu comme la sueur permet de réguler la température corporelle chez l’homme. Ainsi, la majorité de l’eau absorbée par les racines s’évapore au niveau des feuilles pour abaisser la température de la plante : on parle de transpiration. Cette transpiration joue un rôle majeur dans la régulation thermique. Enfin, cette transpiration assure un gradient de pression ascendant sans lequel la sève brute ne pourrait monter dans l’arbre et atteindre les feuilles. L’eau est en fait aspirée vers le haut comme lorsqu’on aspire de l’eau dans un verre avec une paille. - De combien de litres parle-t-on ?
Compte tenu de ces différents besoins, les plantes et plus particulièrement les arbres utilisent beaucoup d’eau en fonction de différents paramètres : l’essence , les dimensions. Ainsi, la quantité d’eau rejetée par l’arbre à travers le phénomène d’évapotranspiration varie de 1 000 litres d'eau par jour pour un chêne à 75 litres d'eau pour un bouleau et 100 litres pour un hêtre.
Impacts de la sécheresse, effet combiné avec la canicule
Lors d’une sécheresse et d’autant plus qu’elle est prolongée, l’eau disponible dans le sol diminue fortement et en parallèle, par temps chaud, l’évaporation augmente et l'arbre peut perdre de l'eau plus vite qu'il ne peut en absorber. C'est ce qu'on appelle le stress hydrique. Face à la sécheresse, l'arbre dispose d'une première arme à savoir la fermeture de ses stomates. En les refermant, il limite les pertes en eau , mais alors au prix d'une photosynthèse ralentie et donc d'une croissance réduite. Ce ralentissement de la croissance s’observe au niveau des cernes annuels qui deviennent très fins sur les arbres ayant traversé des années sèches.
Les limites de l'adaptation
Ces adaptations ont cependant leurs limites. Lorsque la sécheresse se prolonge et que les réserves en eau du sol s'épuisent, la colonne d'eau dans les vaisseaux conducteurs peut se rompre : c'est l'embolie hydraulique ou cavitation, un phénomène analogue à une bulle d'air dans une artère. L'arbre ne peut alors plus alimenter correctement certaines branches en eau, ce qui peut entraîner un dépérissement localisé, voire la mort de l'individu si l'embolie touche une part trop importante du système vasculaire.
À noter : on a tendance à penser intuitivement que plus le sol est humide, mieux l’arbre pourra s’alimenter en eau. Mais la réalité s’avère plus complexe car tout dépend des multiples caractéristiques du sol, sa texture, la taille des pores, le contenu en humus et sa compaction. Tous ces paramètres influent autant sur la quantité d’eau que le sol peut stocker suite à des précipitations que sur celle que l’arbre va être en mesure de prélever effectivement. Ainsi, la protection des sols notamment contre les tassements, contribue à une meilleure protection des arbres contre les sécheresses (Cf. notre article intitulé « Les sols forestiers : des milieux fragiles »).
Adaptation des arbres : toutes les essences ne sont pas égales face aux canicules et sécheresses
Les plantes ont développé différentes stratégies d’adaptation à la sécheresse, à savoir :
- L’échappement qui permet à la plante d’effectuer son cycle de vie en dehors de la période de sécheresse à l’exemple du baobab qui perd ses feuilles pendant la saison sèche et ne reprend sa croissance qu’avec les pluies ;
- L’évitement qui consiste à mettre en œuvre des mécanismes permettant d’éviter le stress hydrique et la déshydratation des cellules en dépit de la sécheresse. Ainsi, certaines essences, comme l'épicéa ou le hêtre, vont fermer rapidement leurs stomates dès les premiers signes de manque d'eau ; c’est une stratégie d’évitement. Elles se protègent de l'embolie mais s'affament plus vite et supportent mal les sécheresses longues. D’autres vont avoir des feuilles coriaces et des stomates peu nombreux comme le chêne vert ou perdre une partie de leurs feuilles comme le merisier.
- La tolérance qui permet aux plantes de continuer de fonctionner malgré un fort déficit hydrique grâce à des adaptations physiologiques telles que des vaisseaux de xylème qui résistent mieux à la cavitation.
Il est important de noter que ces catégories ne sont pas toujours exclusives : de nombreuses espèces combinent plusieurs stratégies. Par exemple, le chêne vert associe des mécanismes d'évitement (feuilles sclérophylles, fermeture stomatique) et une certaine tolérance grâce à sa résistance à l'embolie du xylème.
Schéma résumant les différences de sensibilité à la sécheresse en termes de croissance radiale, tiré de la Revue forestière française : les forêts face aux sécheresses et canicules : causes de dépérissements, facteurs aggravants et différences de sensibilité entre les espèces
Réduire la consommation d'énergie
Quoi qu’il en soit, face à un stress prolongé, les arbres adoptent une forme de « mode économie ». Ils ralentissent leur croissance, produisent moins de nouvelles feuilles et consacrent davantage de ressources à leur survie qu’à leur développement ou à la constitution de réserves entraînant un affaiblissement progressif en cas de crises répétées. Enfin, dans un contexte de vulnérabilité accrue, les arbres affaiblis deviennent alors des cibles pour les ravageurs à l’instar des scolytes sur l’épicéa.
Vulnérabilité des arbres accrue lors d'une sécheresse printanière
À noter que le moment où la sécheresse se produit dans l'année joue un rôle important sur les dommages potentiels causés aux arbres. Les sécheresses qui ont lieu au printemps ou au début de l'été ont bien souvent un impact plus conséquent sur la vitalité des arbres car c'est le moment où le taux de croissance et l'activité photosynthétique des arbres sont au plus fort. Aussi, il est très important dans le choix des essences de reboisement de connaître les exigences de chaque essence, ses stratégies d’adaptation au regard de la station actuelle et de ses évolutions futures.
Pour aller plus loin
La page internet de l’ONF propose un ensemble d’articles sur différents sujets :
INRAE– Arbres, forêts et sécheresse
- Dossier sur les impacts de la sécheresse, les stratégies d'adaptation des arbres et les recherches en cours. (inrae.fr)
- Dossier : Comment les plantes résistent-elles à la sécheresse ? (inrae.fr)
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