Projet ANR-11-ISV7-0003 – ACOUFREEZE : SUIVI DES STRESS LIES AU GEL CHEZ LES ARBRES PAR L’ANALYSE DE LA FORME DES ONDES DES ÉMISSIONS ACOUSTIQUES.
Programme : Blanc International II - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (Blanc Inter II SVSE 7) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Thierry AMEGLIO (UMR 547 Physique et physiologie Intégratives de l'Arbre fruitier et Forestier)
Partenaires : MISTRAS GROUP SAS; Laboratoire de Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier
Montant : 281994.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : L'incidence du changement climatique sur la durabilité des forets se traduira par de fortes répercussions écologiques et économiques. Ainsi, pour la température, si elle augmente très probablement dans le futur, avec une réduction des gels, leurs intensités resteraient similaires. Dans ces conditions, les dommages de gel sont susceptibles d'augmenter car, paradoxalement, la capacité de résister s’acquiert à la chute des feuilles sous l'influence des basses températures. Le défi majeur pour la recherche est de fournir des critères pertinents et opérationnels afin d'identifier des génotypes plus résistants aux aléas climatiques. Notre projet vise à remplir cette tâche.
La tolérance au gel est l'un des principaux facteurs limitant la survie et la distribution des plantes dans de nombreux écosystèmes. Elle implique une tolérance à la fois cellulaire et des vaisseaux transportant la sève. Pour les cellules, la mort peut se produire lorsque l'eau intracellulaire gèle ou lorsqu’elles se déshydratent trop fortement à cause de la glace extra-cellulaire. Ainsi, les arbres tempérés montrent au cours de l'année de grandes variations de la résistance au gel. Pour les vaisseaux, un cycle gel-dégel peut provoquer une embolie hivernale. L'air obstrue les conduits qui alors ne contribuent plus au transport de l'eau. Pour les conifères, le gel ne provoque que peu de dégâts en général sauf pour un très grand nombre de cycles de gel-dégel. A l'inverse, pour les espèces à zone poreuse, un seul cycle peut être suffisant pour endommager l’ensemble des vaisseaux du xylème. Pour les espèces à pores diffus, généralement, le nombre de conduits obstrués augmente progressivement pendant l'hiver. Pour toutes les espèces à feuilles caduques, la circulation de la sève doit être rétablie avant le débourrement et différents mécanismes existent comme la formation de nouveaux vaisseaux et/ou la réparation des vaisseaux obstrués. Dans ces mécanismes, l'état des cellules (cambium ou associées aux vaisseaux) influence la possibilité de réparer l’embolie.
Le comportement des arbres au gel peut être suivi par différentes méthodes: test de fuite d'électrolyte (LT50) pour les cellules, % de perte de la conductivité hydraulique (PLC) pour les vaisseaux. Ces méthodes sont cependant laborieuses et consommatrices de temps. Récemment, notre partenaire Autrichien a développé une nouvelle méthode pour quantifier la PLC chez des conifères par l'analyse de l'énergie et de la forme d’onde des Emissions Acoustiques (EA). Nous voyons dans cette méthode un fort potentiel pour construire des courbes de vulnérabilité (VC) pour les Angiospermes et pour suivre en direct le gel in natura.
Le projet met l'accent sur la construction des VCs et le suivi en direct des dégâts du gel pour différents arbres. Cette possibilité est fondée sur la fiabilité des techniques d'EA et sur l’analyse des formes d'ondes produites par des phénomènes irréversibles (ex. propagation de fissures, corrosion, cavitation, évolution de bulles, ...). Chaque phénomène physique possède des caractéristiques acoustiques propres et l'analyse des AE doit nous permettre d'identifier la contribution de chaque phénomène. Ainsi, nous devrions être capables de distinguer la cavitation des vaisseaux des EAs dues aux cellules du bois ou de l'écorce. Ainsi, cette méthode pourrait nous permettre le repérage en direct du type de dommages lié au gel. Notre étude se réalisera sur un ensemble de conifères et d’angiospermes d'importance économique en Europe. La méthode d'analyse développée aidera à sélectionner des essences forestières ou cultivars à haute tolérance au gel, ce qui, dans un environnement changeant, est de grande importance. Le prototype acoustique portable développé par notre partenaire industriel dans ce projet aidera les scientifiques à surveiller la résistance au gel in natura et à résoudre les principaux écueils scientifiques dans la compréhension de la limite altitudinale des arbres et de leurs distributions.