Vulnérabilité et adaptation des forêts au changement climatique : vers une approche centrée sur l’eau

Résumé

Les sécheresses extrêmes ont un impact croissant sur les forêts dans le monde, mais les modèles actuels utilisés pour prédire ces effets restent peu fiables et souvent en contradiction avec les observations de terrain. Cela s’explique par une représentation trop simpliste du stress hydrique, fondée sur des approches métaboliques ou corrélatives qui ne capturent pas les mécanismes du fonctionnement hydraulique. Face à ces limites, nos travaux visent à mieux comprendre et modéliser le fonctionnement hydraulique des arbres sous sécheresse. Nous avons contribué à clarifier la séquence des réactions physiologiques intervenants lors d’une sécheresse. Notamment en développant des méthodes fiables de mesure de la vulnérabilité à l’embolie du système vasculaire des arbres nous avons montré que les processus de régulation stomatique interviennent universellement avant le développement de l’embolie du xylème. Cela a permis la création de SurEau, un modèle Sol-Plante-Atmosphère qui simule la séquence des réactions des plantes aux sécheresses, y compris au-delà de la fermeture stomatique, lorsque les sécheresses sont extrêmes. Il permet d’évaluer les mécanismes de réponse des arbres, d’explorer le rôle de la variabilité phénotypique face au changement climatique, et d’anticiper les risques de dépérissement  ou de vulnérabilité aux incendies. SurEau peut être enrichi par des données de télédétection pour améliorer les prédictions spatiales et opérationnelles. Nos résultats montrent que  l’intégration du fonctionnement hydraulique dans les modèles permet de comprendre  certains effets du mélange d’espèces d’arbre sur la réponse aux sécheresses et permet de  tester des stratégies de gestion comme la migration assistée ou la sylviculture économe en eau. Ainsi ces approches peuvent guider la gestion adaptative des forêts face au changement climatique. Ce travail s’inscrit dans un mouvement plus large de structuration de la “plant hydraulic science”, un champ scientifique interdisciplinaire en plein essor.
Malgré des avancées réelles, de nombreux défis persistent, notamment pour transposer les modèles à grande échelle ou en conditions naturelles. Notre projet propose de remédier à ces défis par trois axes complémentaires (1) La consolidation des simulations de SurEau à large échelle par une approche d’intégration de données et une évaluation systématique des résultats de statut hydrique et de mortalité grâce à des bases de données régionale ou globale (2) L’interfaçage du modèle de fonctionnement hydrauliques SurEau avec des modèles issus d'autres disciplines (modèle de dynamique et gestion forestière, évolution, hydrologie…), (3) Le transfert de ces outils vers les acteurs opérationnels via des démarches collaboratives.