Partout dans le monde, les arbres poussent plus vite, meurent plus jeunes et vont bientôt stocker moins de carbone

Partout dans le monde, les arbres poussent plus vite, meurent plus jeunes et vont bientôt stocker moins de carbone
Les arbres prennent le carbone de l'atmosphère et le stockent - jusqu'à ce qu'ils meurent.
alsamua / shutterstock

À mesure que le monde se réchauffe et que l'atmosphère est de plus en plus fertilisée en dioxyde de carbone, les arbres poussent de plus en plus vite. Mais ils meurent aussi plus jeunes - et dans l'ensemble, les forêts du monde perdent peut-être leur capacité à stocker du carbone. C'est le résultat clé de notre nouvelle étude, publiée dans la revue Communications Nature.

Dans un monde sans humains, les forêts existeraient en équilibre, éliminant à peu près autant de carbone de l'atmosphère qu'elles en perdent. Cependant, les humains ont perturbé cet équilibre en brûlant des combustibles fossiles. En conséquence, les niveaux atmosphériques de CO₂ ont augmenté, entraînant une augmentation de la température et une fertilisation de la croissance des plantes. Ces changements ont stimulé la croissance des arbres au cours des dernières décennies, même intacts, Forêts «anciennes» qui n’ont pas connu de perturbations humaines récentes. Cela a à son tour permis aux forêts d'absorber plus de carbone qu'elles n'en libèrent, ce qui se traduit par une importante accumulation nette - ce qu'on appelle souvent le «puits de carbone».

Les scientifiques de la Terre comme nous se demandent souvent combien de temps les forêts peuvent continuer à être un puits. Le CO₂ supplémentaire profitera aux arbres partout, et les augmentations de température les aideront à pousser dans les régions plus froides. Vous pouvez donc vous attendre à ce que les forêts continuent d'absorber une grande partie de nos émissions de carbone - et c'est exactement ce que modèles de système terrestre prédire.

Les arbres morts, comme celui-ci au Pérou, rejettent du carbone dans l'atmosphère lorsqu'ils pourrissent.Les arbres morts, comme celui-ci au Pérou, rejettent du carbone dans l'atmosphère lorsqu'ils pourrissent. Roel Brienen, Auteur fourni

Cependant, d'éventuels changements dans la durée de vie des arbres peuvent jeter une clé dans les travaux. Il y a quelques années en étudiant forêts amazoniennes anciennes, nous avons noté que les augmentations de croissance initiale étaient suivies par des augmentations de la mortalité des arbres. Nous avons émis l'hypothèse que cela pourrait être dû à une croissance plus rapide réduisant la durée de vie des arbres. Si cela est vrai, cela signifie que les prédictions selon lesquelles le puits de carbone se poursuivra peuvent avoir été trop optimistes, car elles ne prenaient pas en compte les compromis entre croissance et longévité. Nos nouvelles découvertes fournissent des preuves de cette hypothèse.

Pour étudier la relation entre la croissance des arbres et la longévité, nous avons utilisé des enregistrements de cernes. La largeur de chaque anneau nous indique à quelle vitesse l'arbre a grandi, tandis que le comptage des anneaux fournit des informations sur l'âge et nous permet d'estimer sa durée de vie maximale. Nous avons analysé plus de 210,000 enregistrements de cernes individuels appartenant à plus de 80 espèces différentes du monde entier. Cette grande entreprise a été rendue possible grâce à des décennies de travail de dendrochronologues (spécialistes des cernes) du monde entier, qui ont rendu leurs données publiques.

Le lièvre et la tortue

Notre analyse montre que les arbres qui poussent vite meurent jeunes. On sait depuis longtemps que les espèces à croissance rapide vivent moins longtemps. Un arbre balsa, par exemple, pousse rapidement jusqu'à 20 mètres ou plus, mais ne vivra que quelques décennies, tandis que certains pins bristlecone poussent lentement et régulièrement depuis près de 5,000 ans.

Nous avons constaté que ce n'est pas seulement vrai en comparant différentes espèces, mais également au sein d'arbres de la même espèce. Ce fut une surprise de constater que ce compromis se produit dans presque tous les types d'arbres et d'écosystèmes, des forêts tropicales à couvert fermé aux arbres robustes qui bravent les régions arctiques. On peut s'attendre à ce qu'un hêtre à croissance lente vive plusieurs décennies de plus que ses parents à croissance rapide. Cela ressemble beaucoup à l'histoire du lièvre et de la tortue - les arbres à croissance lente mais régulière sont ceux qui vivent le plus longtemps.

Afin d'en étudier les implications, nous avons comparé la quantité de carbone accumulée sous deux modèles de simulation d'arbres. Une simulation comprenait ce compromis «croissance rapide, mort-jeune», et l'autre a utilisé un modèle dans lequel les arbres vivaient aussi longtemps, indépendamment de leur taux de croissance. Nous avons constaté que les arbres poussant plus vite et mourant plus jeunes au départ ont provoqué une augmentation du niveau global de biomasse, mais cela a également augmenté la mortalité des arbres plusieurs décennies plus tard.

Par conséquent, la forêt finit par recommencer à perdre de la biomasse et à revenir au même niveau qu'au début, mais avec des arbres à croissance plus rapide et à plus courte durée de vie. Nos modèles indiquent qu'une croissance plus rapide entraîne une mort plus rapide des arbres, sans augmentation réelle à long terme du stockage du carbone. Certains chercheurs l'ont prédit il y a longtemps, et nos résultats appuient leur prédiction.

Ces prévisions du modèle ne sont pas seulement cohérentes avec les changements observés dynamique des forêts en Amazonie mais aussi avec une étude récente rapportant un augmentation de la mort des arbres à travers le monde.

Pourquoi les rock stars meurent-elles jeunes?

Une question intrigante est de savoir pourquoi les arbres à croissance rapide, les «rock stars» de la forêt, vivent beaucoup moins longtemps. Nous n'avons pas encore de réponse concluante, mais nous avons examiné certains mécanismes potentiels. Par exemple, il se pourrait que des températures plus élevées et d'autres variations environnementales qui stimulent une croissance plus rapide réduisent également la durée de vie des arbres. Cependant, nous constatons que les réductions de la durée de vie sont le résultat d'une croissance elle-même plus rapide.

Une hypothèse simple est que les arbres meurent une fois qu'ils atteignent une certaine taille potentielle maximale, et plus un arbre atteint cette taille rapidement, plus il meurt jeune. D'autres explications possibles sont que les arbres à croissance rapide produisent simplement du bois moins cher (en termes de dépense énergétique) et investissent moins de ressources dans la lutte contre les maladies et les attaques d'insectes, ou sont plus vulnérables à la sécheresse. Quelle qu'en soit la cause, ce mécanisme doit être intégré dans des modèles scientifiques si l'on veut faire des prédictions réalistes du futur puits de carbone et donc de la quantité de CO₂ dans l'atmosphère.La Conversation

À propos des auteurs

Roel Brienen, chercheur NERC, Université de Leeds et Emanuel Gloor, professeur en cycles biogéochimiques, Université de Leeds

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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