Parfois, pour arriver là où vous voulez aller, il suffit de trouver le bon guide.

Quatre équipes de chercheurs, dirigées par des écologistes de la forêt de Harvard, ont recherché cet été une parcelle d'arbres anciens au plus profond des bois de l'ouest de la Pennsylvanie dans le cadre d'un projet visant à étudier comment les changements climatiques ont affecté les arbres au cours des siècles. L'un des scientifiques les avait rencontrés 40 ans plus tôt, mais ils semblaient avoir disparu. Juste au moment où le groupe était sur le point d'abandonner et de passer à autre chose, ils sont tombés sur quelqu'un qui leur a donné un indice précieux.

"Quand il a sauté de sa jeep pour nous saluer, nous étions sur le point de plonger dans une autre forêt qui se trouvait à au moins trois quarts ou un mile", a déclaré Neil Pederson, écologiste principal et co-directeur du Tree Ring Lab à la forêt de Harvard. Le conducteur de la Jeep, un homme costaud aux cheveux argentés duveteux, leur a donné un pourboire vers une touffe de pruches de l'Est à l'aspect ébouriffé. Plusieurs heures plus tard, "Nous les avions enfin trouvés", a déclaré Pederson.

La recherche de ce jour faisait partie du projet ambitieux du laboratoire pour trouver et carotter les arbres les plus anciens du Nord-Est. L'étude de la couleur et de la taille de leurs anneaux offre aux scientifiques un aperçu du passé, leur permettant de voir comment les arbres et les forêts ont réagi aux événements climatiques extrêmes, comme les sécheresses ou les gelées printanières tardives dans le passé. Ils utilisent ensuite ces données pour cartographier le développement à long terme de ces forêts et modéliser l'impact futur sur leur santé des événements météorologiques liés au climat, qui s'aggravent à mesure que la planète se réchauffe.

"Les perturbations forestières à grande échelle peuvent représenter le type d'événements climatiques extrêmes que nous nous attendons à voir augmenter avec le changement climatique, donc mieux comprendre leur fréquence dans le passé pourrait aider à déterminer dans quelle mesure les choses s'éloignent de la ligne de base", a déclaré Laura Gayle Smith. , assistant de recherche à la Harvard Forest, qui travaille en tant que membre du Tree Ring Lab. "Le cadre commun pour les forêts tempérées est qu'elles sont fondamentalement en équilibre à grande échelle et quelque peu indépendantes du climat. De petites perturbations se produisent au niveau de l'arbre individuel au peuplement, mais dans l'ensemble, la composition reste très stable sur de longues périodes. —des siècles aux millénaires."

Il y a une dizaine d'années, Pederson et David Orwig, écologiste forestier senior et co-directeur du Tree Ring Lab, ont montré que ce n'était pas toujours le cas. Ils ont présenté des preuves que les sécheresses et les fortes gelées printanières d'il y a 250 ans ont affecté différentes forêts sur des centaines de kilomètres dans le sud-est. Les perturbations ont brusquement tué certains arbres mais accéléré la croissance des autres.

"Cette étude nous permettra, espérons-le, de mieux comprendre cette relation entre les événements climatiques et les perturbations forestières afin que nous puissions mieux prédire la réponse des forêts dans différents scénarios climatiques", a déclaré Gayle Smith.

Pour cela, le laboratoire demande conseil aux cernes des arbres. Les anneaux, qui ressemblent un peu aux cercles concentriques d'un jeu de fléchettes, indiquent l'âge d'un arbre et donnent des indices sur ce qu'il a enduré. Plus le nombre d'anneaux annuels est élevé, plus l'arbre est âgé. Ceux de couleur claire représentent des années de froid extrême. Un bois très fin indique des conditions sèches et une croissance des arbres bloquée.

"Nous utilisons des noyaux d'arbres pour extraire ce que j'ai tendance à appeler la mémoire de l'arbre", a déclaré Pederson. "Quand une sécheresse arrive, quand un ouragan arrive, quand un incendie arrive, ou une tempête de verglas ou des insectes, les arbres ne peuvent pas courir et se cacher comme nous le pouvons ou comme d'autres animaux. Ils prennent ces événements, ces abus du temps, et ils être enregistré dans leurs anneaux, et nous pouvons extraire ces informations et apprendre sur n'importe quoi."

La première étape de cette science, appelée dendrochronologie, consiste à obtenir des échantillons des anneaux. Pour les chercheurs, cela implique souvent de conduire sur des chemins de terre, de marcher sous des kilomètres de feuillage et de monter et descendre des collines.

Pour creuser les arbres, les chercheurs utilisent principalement des foreurs incrémentiels, des outils qui ressemblent à un croisement entre une perceuse et une vis. Ils doivent être tordus manuellement à travers l'écorce et dans son noyau. En se tordant, il extrait des éclats de la taille d'un crayon de l'anneau de l'arbre.

"Le foreur devient beaucoup plus difficile à tourner lorsque vous percez dans l'arbre, et parfois se coince en sortant, vous devez donc mettre votre poids corporel en tirant vers l'arrière tout en tournant", a déclaré Gayle Smith. "Je dis toujours aux gens qu'entre la randonnée dans les sites et le carottage des arbres, c'est un entraînement complet du corps. Cela peut vraiment vous déchirer les mains."

Le carottage laisse une blessure dans l'arbre mais ne le blesse pas mortellement. L'ensemble du processus prend entre deux et trois heures. En plus de prélever des échantillons, les scientifiques notent des marques visuelles sur les arbres et délimitent une parcelle d'un rayon de 20 mètres.

Les chercheurs prévoient de carotter entre 2 500 et 3 500 arbres dans 35 forêts. Le travail de terrain fait partie d'un projet de quatre ans financé par la National Science Foundation et a débuté cet été avec des visites dans 15 forêts. Jusqu'à présent, le groupe s'est rendu dans des forêts de Pennsylvanie, de New York, du Maine et du New Jersey. Le groupe finira par amasser 600 ans de données sur la croissance des arbres.

Lancer le travail de terrain pour un projet de rêve :étudier le développement à long terme, la synchronicité et la mémoire écologique dans les forêts anciennes du Nord-est des États-Unis Premiers jours dans le sud des Adirondacks pic.twitter.com/OiZ2qrNxqf

— Neil Pederson (@YellowBuckeye) 18 mai 2022

Les chercheurs s'aventurent dans un équipement de randonnée complet et des sacs à dos remplis de fournitures. L'équipement de carottage ajoute environ 40 livres.

"Une fois, je suis rentré d'un voyage un mercredi, mais j'avais l'impression que mon corps n'était pas arrivé avant le dimanche", a déclaré Pederson.

Les membres du laboratoire, qui comprend également deux assistants de recherche d'été, qualifient le projet de rêve et d'honneur pour les amoureux de la nature.

Lorsqu'ils sont sur le terrain, les scientifiques s'habituent à des vues panoramiques sur les paysages, les formations rocheuses et les couchers de soleil. Ils voient la faune, faisant parfois des choses étranges. En juin, par exemple, l'équipe a vu une couleuvre obscure escalader un épais érable à sucre à Ricketts Glen, en Pennsylvanie.

La forêt est également un lieu de travail humiliant, en particulier pour les experts qui savent à quoi elle devrait ressembler.

"Each forest we visited had lost or was in the process of losing an overstory tree species due to an introduced disease or insect," Orwig said. "A few forests lost two species and one was in the process of losing a third. So even these forests, which have been the least directly disturbed by humans over the last few centuries, are being indirectly impacted in a big way."

Harvard's Tree Ring Lab sits inside a repurposed garage on the edge of the Harvard Forest in Petersham, Massachusetts. Collections of the extracted wood slivers fill stacks of boxes while larger tree stumps that show the full rings are piled in corners. The lab has a pleasant woody, earthy smell.

The samples are painstakingly made smooth with a belt sander, then by hand sanding. "It's a long process sometimes, particularly for species where the ring boundaries aren't very apparent," Gayle Smith said. "We have to get them sanded down to the point that we can see the cellular structure."

The samples then go under a high-powered microscope, which digitizes the data.

The ancient eastern hemlocks that took them hours to find, for example, showed that the two oldest trees traced to 1490. They all lived through the 1500s and 1600s—two periods with severe, prolonged drought. The trees survived the so-called 16th century megadrought, which affected an area that extended from portions of Mexico to much of the continental U.S., including Boston. It likely slowed the growth of these trees, which were smaller than most. The trees also showed signs from the Year Without a Summer in 1816 when a massive volcanic eruption in Indonesia triggered unusually cold, wet conditions across Europe and North America.

"I feel very lucky to be on this project as we get to visit, sample, and learn from centuries-old trees," said Orwig. "These forests are truly magical places. … There is a sense of awe I get knowing that the forests we are investigating have been there for hundreds of years and are now revealing clues to past climate, disturbance, and environment." + Explorer plus loin

Monocultures or mixed species? New research shows how different forests cope with drought

Cette histoire est publiée avec l'aimable autorisation de la Harvard Gazette, le journal officiel de l'Université de Harvard. Pour plus d'informations sur l'université, rendez-vous sur Harvard.edu.