Le fonctionnement hydraulique des plantes face au changement climatique – PHYDRAUCC

La concentration atmosphérique de CO2 ([CO2]) a augmenté de près de 45% depuis 1750, atteignant son plus haut niveau depuis au moins 800 000 ans, et va continuer à augmenter dans les prochaines décennies, impliquant une augmentation des températures et une modification du cycle hydrologique. Ainsi, les forêts seront confrontées à des [CO2] plus élevées, des températures plus chaudes et des sécheresses estivales plus fréquentes et/ou plus intenses. Afin de gérer durablement ces forêts, il est impératif de déterminer si une [CO2] élevée modifiera la structure du bois, ainsi que les traits physiologiques pilotant la résistance aux sécheresses et aux vagues de chaleur. Depuis une trentaine d’années, des expérimentations d’enrichissement de peuplement forestier en CO2 à l’air libre (FACE – Free-Air Carbon dioxide Enrichment) ont été mises en place. Si l'augmentation de [CO2] a un effet positif direct sur la photosynthèse, elle peut indirectement avoir un effet négatif sur la productivité et la survie des plantes via une multiplication des épisodes de stress. Les traits hydrauliques définissent notamment la performance et la sécurité du système hydraulique des racines, des tiges, des branches et des feuilles. Ces traits hydrauliques relient la disponibilité en eau du sol aux processus foliaire (transpiration et photosynthèse). Bien que fondamentaux, ils sont trop rarement pris en compte dans les modèles de végétation. En outre, on ne sait pas comment les variations de croissance des arbres (influencées par les futures conditions environnementales) affecteront ces traits hydrauliques.
Nous proposons de combiner pour la première fois les données de multiples sites FACE, pour différentes espèces ligneuses, afin de comprendre comment l’élévation du [CO2] va modifier l’anatomie du bois. Nous explorerons également les conséquences sur la conductivité hydraulique et la capacité de stockage de l’eau des racines, des troncs et des branches, et in fine, sur la vulnérabilité des arbres à la cavitation. L’implémentation de ces processus dans des modèles mécanistes sol-plante-atmosphère et des modèles de végétation de grande échelle permettra de déterminer si l'interaction entre la formation du bois et le fonctionnement hydraulique des arbres intensifiera la sensibilité des écosystèmes forestiers à l'augmentation du [CO2], au réchauffement et aux sécheresses (effets directs et prolongés). Pour certaines espèces de feuillus, il est probable que la seule représentation des traits hydraulique (i.e. conductance, capacitance, vulnérabilité à l’embolie) ne soient pas suffisante pour simuler les effets prolongés des sécheresses. D’autre stratégie, telles que la défoliation seront implémentées. Le projet étudiera donc les conséquences d'un couplage étroit entre l'eau et le carbone sur la résilience des arbres dans le cadre des changements atmosphériques et climatiques futurs, et augmentera notre capacité à prévoir les impacts environnementaux futurs sur le fonctionnement des arbres et le potentiel de séquestration du carbone des forêts.