Le changement climatique met déjà les plantes à rude épreuve, car la hausse des températures et la modification des régimes de précipitations contraignent les espèces à suivre les conditions favorables à travers le paysage, souvent plus rapidement qu'elles ne peuvent s'adapter. Cette pression est particulièrement forte dans les écosystèmes alpins. Ces milieux de haute montagne se réchauffent plus vite que la plupart des autres régions, tout en subissant des modifications des précipitations, des saisons d'enneigement plus courtes et, de plus en plus, des incendies de forêt. Pour les plantes alpines, cette combinaison est particulièrement dangereuse, car elles sont confinées à d'étroites bandes près des sommets et ont peu de marge de manœuvre face à l'évolution des conditions. De ce fait, les écosystèmes alpins sont devenus un point d'intérêt majeur pour les scientifiques qui tentent de comprendre comment le changement climatique va remodeler les communautés végétales et si elles pourront survivre aux changements à venir.

Un chercheur qui pose ces questions est Dr Jerónimo Vázquez-Ramírez, un scientifique mexicain qui a récemment obtenu un doctorat à l'université Deakin. Dans une interview avec Botanique UnVázquez-Ramírez a expliqué qu'il avait «J'ai toujours été attiré par les écosystèmes alpins car ils sont à la fois magnifiques et d'une biodiversité extrême.Son intérêt pour le changement climatique s'est accentué après son arrivée en Australie pour son doctorat, au cours d'une année exceptionnellement chaude et sèche, peu avant les incendies de brousse catastrophiques de 2019-2020 qui ont ravagé le pays. Ses échanges avec sa directrice de thèse, la professeure Susanna Venn, l'ont amené à se concentrer sur une question essentielle : comment les phénomènes climatiques extrêmes affectent-ils les semences et les jeunes plants, les stades les plus précoces et les plus vulnérables de la vie végétale ?

Répondre à une question aussi complexe nécessitait d'aller au-delà des causes uniques. Vázquez-Ramírez Dans un premier temps, l'étude s'est appuyée sur des recherches antérieures pour examiner comment le changement climatique affecte la régénération des plantes à l'échelle mondiale.Ces travaux ont démontré que le réchauffement climatique, la diminution des précipitations et la fonte précoce des neiges peuvent influencer les semences et les jeunes plants de manières différentes, et souvent contradictoires, selon le stade de leur cycle de vie. Or, il est crucial de noter que la plupart des études antérieures ont examiné ces facteurs isolément. Dans la réalité, ils sont rarement isolés. Des températures plus élevées entraînent généralement des sols plus secs, un manteau neigeux moins épais et un risque d'incendie accru, autant de facteurs qui, combinés, peuvent déterminer si les semences se développent correctement, germent au bon moment ou survivent au stade de jeune plant.

Pour remédier à ce problème, Vázquez-Ramírez a commencé à étudier comment de multiples facteurs de stress climatique interagissent. Dans des travaux antérieurs, Il a examiné comment les changements de température, la sécheresse et la fonte des neiges affectent les banques de semences du solLes réserves de graines stockées dans le sol. Cette étude a montré que la diminution de la neige et des précipitations réduisait à la fois le nombre de graines germées et la diversité des espèces émergentes, compromettant potentiellement la pérennité à long terme des communautés végétales alpines. Ces résultats ont soulevé une question plus fondamentale : que se passe-t-il lorsque le changement climatique et les perturbations agissent de concert sur l’ensemble du cycle de vie des graines, de leur développement à l’établissement des plantules en milieu naturel ? Cette question était au cœur de leur étude plus récente, récemment publiée dans… Annals of Botany.

Les chercheurs ont déplacé leur expérience dans le Hauts plateaux de BogongDans les montagnes du sud-est de l'Australie, ils ont suivi treize espèces alpines communes pendant deux saisons de croissance. L'équipe a aménagé de petites parcelles soigneusement appariées et les a exposées à quatre scénarios différents : les conditions actuelles, un climat plus chaud et plus sec, un incendie et une combinaison des deux. Pour simuler le climat futur, ils Ils ont conçu de petites serres couvertes qui augmentaient doucement la température tout en réduisant la quantité de pluie atteignant le sol.Des feux ont été simulés à l'aide de mini-feux contrôlés. Les chercheurs ont brièvement brûlé de petites parcelles de végétation et y ont ajouté des substances chimiques produisant de la fumée, similaires à celles produites lors de véritables feux de forêt, simulant ainsi les conditions auxquelles ils seront de plus en plus confrontés.

Ils ont ensuite suivi trois étapes clés du développement des plantes. Premièrement, ils ont collecté les graines qui s'étaient développées sous les différents traitements climatiques et ont mesuré leur taille, leur poids et leur capacité germinative. Ensuite, ils ont enfoui les graines dans des sacs à mailles fines juste sous la surface du sol et les ont vérifiées mensuellement pour observer la germination et son nombre. Enfin, ils ont cultivé les plantules en serre et les ont transplantées dans les parcelles expérimentales, en surveillant leur survie pendant près d'un an.

Lorsque les chercheurs ont observé les phénomènes sur le terrain, une tendance claire s'est dégagée : les conditions climatiques futures ont rendu la vie des plantes alpines plus difficile à chaque étape, et le feu a rendu leur survie encore plus compromise. Les chambres de réchauffement ont augmenté la température du sol de près de 2 °C et l'ont asséché. Dans ces conditions, les graines étaient généralement plus petites et plus légères, ce qui suggère que les plantes mères ont eu du mal à investir dans leur descendance en raison du manque d'eau. Ces effets se sont fait sentir jusqu'à la germination. Sur plus de douze mille graines enfouies dans le sol, seul un tiers environ a germé. Dans les parcelles plus chaudes et plus sèches, le taux de germination était encore plus faible, et souvent plus tardif que d'habitude. Le feu a également réduit la germination, bien que son impact soit moindre que celui du seul dessèchement.

Les pertes les plus importantes sont toutefois survenues après la germination. La survie des plantules a chuté brutalement dans les conditions climatiques futures et a diminué encore davantage dans les parcelles brûlées. Dans les zones non brûlées, la plupart des plantules sont mortes en hiver, comme on pouvait s'y attendre en milieu alpin. En revanche, dans les parcelles traitées par le feu, la mortalité a atteint son maximum en été, lorsque le sol exposé a atteint des températures extrêmes. Ces décalages temporels ont été parmi les résultats les plus surprenants pour Vázquez-Ramírez.

« Au début de l’étude, je m’attendais à ce que les traitements expérimentaux influencent le nombre de graines germées et le nombre de plantules établies », explique-t-il. « Ce qui m’a surpris, c’est l’ampleur de leur influence sur… » quand les graines ont germé et quand Les semis sont morts. Chez de nombreuses espèces, la germination est passée du printemps, en conditions normales, à l'automne, sous des traitements plus chauds et plus secs. De même, la mortalité des semis, qui atteignait son pic en hiver en conditions normales, a atteint son pic en été sous des conditions chaudes et sèches. Ces variations saisonnières de la germination et de la survie ont été pour moi les résultats les plus inattendus de l'étude.

Pris dans leur ensemble, ces résultats montrent que le changement climatique menace les plantes alpines non pas par un seul coup dur, mais par une série de défaillances plus insidieuses dès leurs premiers stades de développement. Avec la hausse et la sécheresse des conditions climatiques, les plantes produisent des graines plus petites et moins riches en ressources, le taux de germination diminue lors des années chaudes et de nombreux semis meurent avant de pouvoir s'établir. Les incendies constituent un obstacle supplémentaire, privant les jeunes plants d'abri et les exposant à une chaleur et une sécheresse mortelles. Surtout, ces pressions n'agissent pas de manière simple ni prévisible.

Ce travail ne s'est pas arrêté à cette étude. Vázquez-Ramírez est actuellement chercheur postdoctoral Marie Skłodowska-Curie à l'Université de Copenhague, où ses recherches se sont déplacées plus au nord. Il y étudie comment le changement climatique affecte la régénération végétale dans les écosystèmes arctiques, des environnements qui, comme les régions alpines, se réchauffent rapidement et où les premiers stades de développement des plantes pourraient à nouveau se révéler les plus vulnérables. Espérons que des études comme celles de Vázquez-Ramírez nous aideront à mieux prédire l'avenir de ces écosystèmes uniques.

LIRE L'ARTICLE:

Vázquez-Ramírez J, Venn SE. 2025. Les changements climatiques peuvent modifier les caractéristiques des semences et des plantules et modifier les schémas de germination et de mortalité dans les environnements alpins. Annals of Botany 136: 651-667. https://doi.org/10.1093/aob/mcaf132

Photo de couverture : Semis germant des sacs enterrés dans l’expérience Vázquez-Ramírez. Photo de Jerónimo Vázquez-Ramírez