Monde de la physique : Comment les arbres survivent aux vagues de chaleur

Des vagues de chaleur de plus en plus fréquentes et extrêmes frappent notre planète. Cela constitue également un défi pour le monde végétal. Un groupe de recherche a désormais analysé comment les arbres refroidissent leurs feuilles pendant une vague de chaleur et survivent à des températures élevées. Dans la revue spécialisée « Actes de l’Académie nationale des sciences », les chercheurs rapportent que l’approvisionnement en eau et l’origine des arbres sont importants.

L’équipe dirigée par Bradley C. Posch du Desert Botanical Garden de Phoenix a mené des recherches sur des peupliers de Fremont âgés de deux ans et d’origines diverses pour leur étude. Les arbres sont originaires du sud-ouest des États-Unis, mais on les trouve également dans des États plus au nord. Les scientifiques ont analysé le comportement des peupliers lors d’une vague de chaleur record en Arizona en 2023. Cet été-là, la température de l’air avait dépassé les 48 degrés Celsius.

Malgré cette énorme chaleur, les arbres ont réussi à réduire la température de leurs feuilles de deux à cinq degrés Celsius. Cela fonctionne grâce aux feuilles qui libèrent de la vapeur d’eau provenant de ce qu’on appelle les stomates – de petites ouvertures ressemblant à des pores dont les feuilles sont recouvertes – comparables à la transpiration humaine. De cette manière, les feuilles restent en dessous de la température critique de 45 degrés, au-dessus de laquelle elles sont endommagées – mais seulement s’il y a suffisamment d’eau provenant du sol.

La sécheresse a des conséquences à long terme

Dans l’étape suivante, les chercheurs ont légèrement réduit l’approvisionnement en eau du sol pendant 72 heures. Bien que la teneur en eau des feuilles ait à peine diminué, les arbres ne parvenaient plus à refroidir leurs feuilles. De l’air est entré dans le système ou les conditions de pression à l’intérieur des pales ont changé. Cela signifiait que moins d’eau atteignait les feuilles. Cela les a amenés à devenir trois degrés Celsius plus chauds que l’air – avec des conséquences à long terme : même des semaines après le retrait de l’eau, les arbres n’étaient plus en mesure de refroidir leurs feuilles comme avant.

Posch et son équipe ont également remarqué que les peupliers individuels de leur étude réagissaient différemment à la vague de chaleur : les arbres des régions plus chaudes refroidissaient davantage leurs feuilles et réagissaient en même temps de manière plus sensible au manque d’eau que les arbres des régions plus froides.

Refroidir leurs feuilles en leur apportant de l’eau permet aux peupliers de compenser efficacement les canicules. Mais ce mécanisme a évidemment ses limites : si les températures mondiales augmentent comme prévu, les vagues de chaleur deviendront plus fréquentes. Les plantes ne seront probablement pas capables de faire face en même temps à de nouveaux records de températures et à une sécheresse extrême.