Une étude sur l’adaptabilité des arbres au changement climatique révèle des niches potentielles qui se chevauchent

Au cours de son récent congé sabbatique d’un an, Daniel Laughlin a mené une étude qui a révélé que les arbres peuvent maintenir la vie à des températures plus élevées ou plus basses que celles auxquelles ils poussent actuellement.

Bien que les espèces d’arbres semblent préférer des conditions climatiques distinctes, la véritable nature de ces préférences est obscurcie par les interactions et la dispersion des espèces, qui limitent l’aire de répartition des espèces d’arbres.

« Nous avons été stupéfaits. Le résultat était limpide, ce qui n’est pas toujours le cas en écologie », explique Laughlin, professeur au département de botanique de l’université du Wyoming.

« Nous avons découvert que les espèces d’arbres pouvaient pousser et survivre à une température modérée commune, même si de nombreuses espèces ne se trouvent que dans des environnements froids ou chauds. En fait, de nombreux arbres pourraient étendre leur aire de répartition de plus de 25 % en fonction de leur tolérance potentielle à la température. »

Laughlin est l’auteur principal d’un article intitulé « Les arbres ont des niches potentielles qui se chevauchent et qui s’étendent au-delà de leurs niches réalisées » qui a été publié le 5 juillet dans Science.

Brian McGill, professeur à l’École de biologie et d’écologie de l’Université du Maine, est le coauteur de l’étude. Laughlin et McGill partagent un intérêt commun pour la compréhension de la façon dont les espèces réagissent aux changements rapides du climat. Pour progresser sur ce problème urgent, ils ont étudié la présence d’espèces d’arbres nord-américaines dans les arboretums du monde entier afin de quantifier leur tolérance au froid et à la chaleur extrêmes.

Les deux chercheurs ont quantifié les niches thermiques réalisées et potentielles de 188 espèces d’arbres nord-américaines afin de réaliser un test à l’échelle continentale de l’architecture des niches, selon l’étude. L’étude a porté sur 23 espèces d’arbres indigènes du Wyoming, dont l’épinette d’Engelmann, le sapin subalpin, le pin flexible, le pin tordu, le pin ponderosa, le tremble, le genévrier des montagnes Rocheuses et le peuplier des plaines.

La niche réalisée d’une espèce d’arbre est l’endroit où vous la trouvez dans la nature, tandis que la niche potentielle est l’endroit où vous pourriez la trouver mais ne le faites pas parce qu’elle a été supplantée par d’autres espèces d’arbres ou qu’elle n’a pas pu s’y disperser, explique Laughlin.

« Par exemple, la niche de l’épinette d’Engelmann, une espèce indigène du Wyoming, comprend les forêts subalpines de haute altitude », explique Laughlin. « Cependant, la niche potentielle comprend également des endroits plus chauds, comme le long des berges des cours d’eau à basse altitude, où les arbres pourraient survivre. Mais ils n’y sont pas présents car ils sont supplantés par les peupliers à croissance plus rapide. »

Les deux chercheurs ont trouvé des preuves solides et cohérentes indiquant que les espèces d’arbres présentes dans les extrêmes thermiques occupent moins de 75 % de leurs niches potentielles, et que les niches potentielles des espèces se chevauchent à une température annuelle moyenne de 12 degrés Celsius, soit environ 55 degrés Fahrenheit.

« Lorsque nous nous promenons dans les bois, nous voyons de nos propres yeux que les espèces d’arbres se trouvent à des endroits distincts. C’est un principe fondamental de l’écologie », explique Laughlin. « Cependant, l’endroit où les espèces se trouvent réellement dans la nature ne représente qu’une fraction de leur répartition potentielle, car la concurrence avec d’autres espèces et la limitation de la dispersion limitent les endroits où elles se trouvent réellement. »

Les nouveaux résultats brisent une hypothèse fondamentale de la plupart des méthodes actuelles de prédiction de la répartition des espèces, suggérant que les écologistes doivent prendre au sérieux la quantification de l’ensemble des environnements tolérables pour les plantes, explique Laughlin.

« Il s’agit d’une information essentielle qui manque pour prédire comment ils réagissent au réchauffement climatique », explique Laughlin.

Les résultats suggèrent également que les espèces d’arbres auront un destin différent. Les arbres tolérants au froid, comme l’épinette d’Engelmann et le sapin subalpin, n’auront peut-être pas besoin de se déplacer pour rester dans les limites de leur tolérance climatique. En revanche, les espèces tolérantes à la chaleur, comme le chêne vert et le pin des marais, devront migrer.

« Les espèces d’arbres d’Amérique du Nord s’adaptent aux conditions climatiques changeantes depuis des millions d’années. Nous savons que, sur de longues périodes de temps, les arbres se sont déplacés à travers le continent pour suivre les conditions climatiques appropriées, mais nous ne savons pas comment cela se passera au cours des prochaines décennies et des prochains siècles », explique Laughlin.

« Par exemple, le climat de Laramie pourrait bientôt convenir aux arbres du Sud-Ouest, adaptés à des conditions plus chaudes, mais nous ne savons pas quelles espèces arriveront en premier. Comprendre les tolérances fondamentales des arbres à la température est une première étape importante pour améliorer nos prévisions sur la façon dont les aires de répartition des espèces d’arbres évolueront au fil du temps. »