Les séquoias de Californie luttent contre la chaleur – et on ne sait pas exactement l’ampleur des dégâts causés

Lorsque les températures augmentent, les séquoias de Californie ralentissent la photosynthèse, selon de nouvelles recherches. Cette découverte a de sérieuses implications pour la survie à long terme de ces arbres emblématiques dans un monde qui se réchauffe, ainsi que pour leur rôle dans le stockage du carbone de l’atmosphère.

Séquoia de Californie (Séquoia sempervirens) les forêts sont parmi les plus grands réservoirs de carbone aériens sur la planète. Ces arbres imposants sont originaire du centre et du nord de la Californieet a évolué pour tirer parti des atouts de la région temps historiquement doux. Au cours des dernières décennies, leur l’autonomie s’est considérablement réduite. Mais le changement climatique menace la santé et le fonctionnement de ces forêts.

La région a connu un réchauffement important au cours des dernières décennies et est confrontée à jours de chaleur extrême plus fréquentsavec des températures dépassant 100 degrés Fahrenheit (37 degrés Celsius). Maintenant, dans une nouvelle étude, publiée le 22 septembre dans la revue JGR Biogéosciencesune équipe de chercheurs a montré que les célèbres séquoias de Californie ont du mal à réaliser la photosynthèse sous la chaleur.

Photosynthèse est le processus utilisé par les plantes, les algues et certaines bactéries pour transformer la lumière du soleil en énergie. Il convertit chimiquement le dioxyde de carbone et l’eau en sucres et en oxygène.

« Ces arbres se sont adaptés pour pousser dans des environnements très tempérés, donc personne n’avait vraiment étudié l’impact de la chaleur sur la photosynthèse », explique le premier auteur de l’étude. Lily Klinekdoctorant au Plant Optics Lab de l’Université de Californie à Davis, a déclaré à Live Science.

De 2022 à 2024, Klinek et ses collègues ont mesuré la façon dont les feuilles des séquoias de la forêt de Garcia River, dans le comté de Mendocino, réagissaient à la chaleur. Une à deux fois par mois, les chercheurs ont prélevé trois échantillons différents de feuilles de séquoia de Californie et ont mesuré leur fluorescence et leur température.

Les molécules d’une plante peuvent utiliser la lumière absorbée de trois manières : pour la photosynthèse, dissipée sous forme de chaleur ou réfléchie sous forme de lumière (florescence). La fluorescence est une mesure indirecte pour comprendre la photosynthèse dans la plante, a déclaré Klinek.

Les chercheurs ont enveloppé une quatrième feuille dans du papier d’aluminium pendant 20 minutes pour la mettre en état de « repos » avant de prendre les mêmes mesures. « Lorsqu’ils sont au repos, nous les exposons à une impulsion de lumière correspondant à la longueur d’onde qu’ils utiliseraient pour la photosynthèse afin de voir quel serait leur taux photosynthétique maximum », a déclaré Klinek.

Ils ont constaté que lors des journées chaudes, les feuilles exposées au soleil étaient jusqu’à 18 degrés Fahrenheit (10 degrés Celsius) plus chaudes que la température de l’air. « C’est une énorme différence et cela indique que les feuilles sont stressées au point de ne plus pouvoir réguler efficacement leur température », a déclaré Klinek.

Les feuilles de nombreuses plantes gèrent leur température et leur photosynthèse en ouvrant ou en fermant leurs stomatesqui sont de minuscules pores à leur surface. Ces stomates (de le mot grec pour bouche) régulent la quantité de dioxyde de carbone entrant dans la plante et la quantité d’oxygène et de vapeur d’eau qu’elle libère. Une consommation moindre de dioxyde de carbone entraîne une réduction de la photosynthèse, ce qui signifie que la plante a moins d’énergie.

Les grandes différences entre la température de l’air et celle des feuilles de séquoia suggèrent que les feuilles avaient fermé leurs stomates pour éviter de perdre de l’eau par évaporation par temps chaud et par conséquent surchauffées, a déclaré Klinek.

Pour étudier plus en détail l’impact de la chaleur sur la physiologie des feuilles, les chercheurs ont ramené des échantillons de feuilles de séquoia de Californie au laboratoire et les ont exposés à une plage de températures pendant qu’ils étaient dans l’eau. Malgré leur accès à l’eau, les feuilles photosynthétisent toujours moins à mesure qu’elles deviennent plus chaudes, même si leurs stomates sont ouverts, a déclaré Klinek.

Cela montre que la chaleur impose des limites directes à la capacité photosynthétique du séquoia, plutôt que de diminuer indirectement cette capacité en provoquant la fermeture des stomates, ont écrit les chercheurs. Ces résultats indiquent que la capacité des séquoias à photosynthétiser et à stocker le carbone diminuera à mesure que les températures augmenteront.

« Ce n’est pas seulement la fermeture des stomates qui entraîne une photosynthèse réduite », Lucie Rowlandun écologiste de l’Université d’Exeter au Royaume-Uni qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré à Live Science dans un e-mail. « Ces arbres souffrent déjà des effets directs de la chaleur sur leur système photosynthétique. »

Cette découverte a de sérieuses implications pour l’avenir des séquoias et des plantes similaires. « Les moments où ces dommages deviennent irréversibles restent très mal compris, mais il est essentiel de les comprendre si nous voulons prédire l’impact de notre climat futur sur les plantes », a-t-elle déclaré.

La prochaine étape des recherches de Klinek consiste à aller au-delà de la physiologie des feuilles pour comprendre ces seuils sur les arbres et leurs écosystèmes dans leur ensemble.

« Nous ne savons pas dans quelle mesure l’effet que nous avons constaté est une réponse au stress réversible et s’ils subissent des dommages dus à ce stress constant », a-t-elle déclaré. Les chercheurs ont besoin de plus de données pour « vraiment avoir une meilleure idée, au-delà de l’échelle des feuilles, de la façon dont ces écosystèmes réagissent à la chaleur et à la sécheresse », a-t-elle ajouté.