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En raison du changement climatique, il faut s'attendre à de plus en plus d'étés chauds et secs tels que ceux de 2003 et 2018. Une équipe de scientifiques animée par l'Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL a décrypté les réactions du hêtre à des sécheresses en augmentation. Sur des sols qui ne peuvent stocker que peu d'eau et s’assèchent rapidement, les hêtres sont plus susceptibles de dépérir.
En 2018, dans certaines régions de Suisse, les feuilles de nombreux hêtres ont changé de couleur dès le mois de juillet au lieu d'octobre (figure 1). Ce phénomène ne pouvait être qu'une réaction à la canicule et à la sécheresse. Deux questions sont alors restées sans réponse : ce qui s'est passé exactement dans les hêtres lorsque la sécheresse a augmenté, et pourquoi les hêtres sont restés verts dans certaines forêts alors qu'ils prenaient des couleurs d'automne dans d'autres. Pour répondre à ces questions, des chercheurs de l'Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL ont comparé des données déjà collectées dans des hêtraies avec celles qu'ils ont recueillies au plus fort de la sécheresse en 2018 sur deux autres forêts comportant des hêtres fortement décolorés (figure 2).
Au total, ils ont examiné neuf sites répartis dans toute la Suisse, à des altitudes comprises entre 550 et 850 m, c'est-à-dire là où le hêtre domine dans de nombreuses forêts. Les sols de ces sites diffèrent par l'épaisseur de l'espace racinaire ainsi que par la quantité d'eau qu'ils peuvent stocker et mettre à la disposition des arbres.
Réaction du hêtre au manque d'eau dans le sol
La disponibilité en eau a été mesurée dans chaque sol à différentes profondeurs, jusqu'à 2 m lorsque c'était possible (figure 3). Il en ressort que chez le hêtre, le stress dû à la sécheresse ne dépend pas uniquement des conditions météorologiques et des précipitations actuelles. Les réserves d'eau dans le sol et la profondeur de l'enracinement permettant de puiser cette eau se sont également avérées importantes.
Pendant l'été 2018, les hêtres situés sur des sols à faible capacité de stockage d'eau et par conséquent fortement desséchés ont été de plus en plus stressés. En réaction à ce type de stress, l'arbre limite d'abord l'évaporation par ses feuilles et interrompt la croissance du tronc, et ses feuilles se décolorent, voire tombent prématurément. Malgré ces mesures d'économie d'eau, le système conducteur de l'eau dans le tronc et les branches de l'arbre se vide si la sécheresse persiste. Les parties les plus exposées de la couronne finissent par se flétrir (figure 4).
« Dans les hêtraies très sèches, nous avons démarré nos recherches en territoire inconnu », déclare Lorenz Walthert, écologue au WSL et principal auteur de l'article publié dans Science of the Total Environment. « Les symptômes de stress extrême chez les hêtres adultes n'ont que rarement été observés à ce jour car ils n'apparaissent sur de grandes surfaces que lors d’années extrêmement sèches telles que 2003 ou 2018. Il est également crucial que la disponibilité en eau soit enregistrée autant que possible dans tout l'espace racinaire et avec des capteurs adaptés. » Pour la première fois, il a ainsi été possible de quantifier la relation entre la disponibilité en eau et le stress dans un très large spectre de conditions, y compris une sécheresse extrême.
Hêtres en danger dans les climats futurs
Les résultats suggèrent que dans le climat plus chaud des prochaines décennies, le hêtre sera progressivement remplacé sur les sites secs par des essences plus résistantes à la sécheresse. Sur des sols à très bonne capacité de stockage de l'eau, le hêtre devrait continuer à prospérer. « Les modèles prédisent la future distribution du hêtre en Suisse et en Europe. Grâce à notre étude, ils pourront être encore plus précis », conclut Lorenz Walthert. Les forestiers peuvent toutefois évaluer eux-mêmes le risque futur pour les hêtres, sans recourir à des modèles. Les services forestiers disposent en effet pour de nombreuses forêts de cartes dites « de stations forestières », qui leur permettent d'estimer grossièrement la capacité de stockage d'eau du sol et le risque en cas de sécheresse. Même si ces cartes deviennent lentement obsolètes en raison du changement climatique, elles restent utiles.
Les informations sur la répartition future du hêtre facilitent grandement la planification et la gestion des forêts. En effet, les services forestiers peuvent ainsi tenir compte des conditions locales pour favoriser des essences plus résistantes à la sécheresse que le hêtre, et promouvoir des forêts adaptées au climat qui continueront à assurer leurs diverses fonctions.