La sécheresse et la hausse des températures peuvent provoquer un dépérissement massif des forêts dans le monde entier. Lorsqu'un arbre subit une sécheresse, la « chute » des feuilles peut améliorer l'état hydrique de l'arbre en réduisant la transpiration de la canopée. Alors que les botanistes peuvent étudier l'effet de la sécheresse relativement simplement dans une serre d'une seule espèce, les forêts sont des écosystèmes complexes et nécessitent des efforts de recherche à long terme.

Dr Sylvie Oddou Muratorio d'INRAE ​​et des collègues de Sorbonne Université et des réserves naturelles locales a étudié la relation entre la croissance des arbres, le succès de reproduction (fécondité) et la défoliation sur une décennie de populations de hêtres européens dans le sud de la France. Les scientifiques ont découvert que certains arbres ralentissent leur croissance et maintiennent leur taux de reproduction tandis que d'autres continuent de croître mais avec une fécondité réduite.

Des chercheurs surveillent les hêtres européens dans le Réserve naturelle nationale de la forêt de la Massane dans le sud de la France depuis 2002. Cette zone est sujette à la sécheresse printanière et estivale. L'équipe a sélectionné 439 arbres dans deux parcelles et a mesuré leur croissance entre 2002 et 2012.

Oddou-Muratorio et ses collègues ont enregistré la mortalité des branches, la concurrence avec d'autres arbres et noté la défoliation annuelle (la fréquence à laquelle un arbre perd ses feuilles et s'il peut les repousser). Pour comprendre le succès reproducteur de ces arbres, les chercheurs ont compté et échantillonné tous les semis autour des arbres adultes.

L'équipe a établi l'origine de 365 semis avec génotypage, et le succès reproducteur des arbres mâles et femelles a été analysé avec des modèles d'accouplement à effet mixte (MEMM). Toutes ces données ont été utilisées pour étudier l'impact des conditions environnementales sur la croissance et la reproduction des arbres.

"Cette étude est parmi les rares à apporter des preuves d'observation que l'augmentation de la défoliation de la couronne diminue la fécondité des femelles individuelles", a écrit Oddou-Muratorio.

Les scientifiques ont découvert que le succès reproducteur et la croissance des femelles diminuaient avec l'augmentation de la défoliation de la cime et de la concurrence entre les arbres. Certains arbres défoliés ont maintenu la majeure partie de la fécondité femelle au détriment d'une croissance réduite, tandis que d'autres ont maintenu une croissance élevée avec une fécondité femelle réduite.

"Les individus les plus vulnérables (ceux qui sont les plus impactés par le stress) contribuent encore à la régénération, ce qui pourrait conduire la population à faire évoluer des traits compromettant son adaptation au stress."

Ces observations mettent en évidence la nécessité d'un suivi à long terme des arbres forestiers touchés par la sécheresse. La réponse à la sécheresse n'est pas simple. Dans une étude en serre, les scientifiques auraient pu observer la croissance des arbres et les changements anatomiques, mais la compétition entre les arbres et le recrutement des semis n'a pas pu être examinée à grande échelle. Ce projet a montré que les arbres ont des stratégies d'investissement différentes en matière de croissance et de reproduction.

"Notre étude souligne globalement la nécessité d'étudier simultanément l'impact du changement climatique sur la reproduction, la croissance et la survie, et comment les variations interindividuelles de ces réponses peuvent affecter l'adaptation ou la mauvaise adaptation des populations d'arbres forestiers face au changement climatique."