La forêt amazonienne n'est pas nécessairement un endroit que beaucoup associeraient à une sécheresse, pourtant, les périodes de sécheresse prolongées devraient devenir plus fréquentes et plus graves en raison du changement climatique. La question qui se pose est de savoir comment ces sécheresses vont affecter la forêt tropicale, car il a une grande influence sur le climat mondial et le réchauffement futur.

Une étude menée par Marielle Smith, chercheur associé au département forestier de la Michigan State University, et Scott Stark, professeur adjoint de foresterie, examine la réponse de l'Amazonie aux sécheresses afin de mieux prédire comment la croissance et la physiologie des forêts affecteront la diversité des arbres et, finalement, le climat de la planète.

En raison de sa combinaison de structure forestière humide et d'une forte saison sèche, la forêt nationale de Tapajós au Brésil peut être un bon indicateur pour les réponses au changement climatique, c'est ce qui a conduit les chercheurs à l'emplacement.

Pour recueillir des informations et surveiller la forêt tropicale, les chercheurs ont eu une vue détaillée de sa structure en marchant sur le sol avec un instrument lidar, un outil également utilisé dans les véhicules autonomes pour cartographier le terrain. Le lidar a produit des informations en tranches bidimensionnelles qui décrivent comment la surface foliaire est structurée à travers des hauteurs et des micro-environnements variant en lumière, température et humidité.

"C'est utile parce que l'activité d'une forêt dans son ensemble - sa croissance et ses échanges de gaz et d'énergie avec l'atmosphère - est largement déterminée par la façon dont les feuilles sont distribuées dans la mosaïque d'environnements que la forêt elle-même crée, " dit Smith.

Au total, 41 enquêtes mensuelles ont été menées sur une période de quatre ans, entre 2010 et 2017, et comprenait trois années sans sécheresse et une année de sécheresse El Niño.

"À travers la lentille lidar, nous avons étudié la structure d'une forêt amazonienne orientale sur plusieurs années pour voir comment elle a changé en réponse au stress hydrique saisonnier et à une forte sécheresse El Niño, " dit Smith.

La recherche a donné des résultats surprenants.

Les chercheurs ont découvert que la forêt tropicale a augmenté la quantité de feuilles dans la canopée la plus élevée pendant les saisons sèches et la sécheresse, malgré les rapports d'études précédentes qui ont révélé que les grands arbres étaient plus vulnérables à la sécheresse.

Des observations antérieures par satellite lidar ont montré que lorsque la quantité de feuilles dans la canopée supérieure augmente, les montants dans la verrière inférieure descendent, et vice versa, sur le cycle saisonnier de la forêt amazonienne. Cela pourrait être dû à la variation saisonnière de la quantité d'ombrage infligée à la canopée inférieure par la partie supérieure.

"Nos données à plus haute résolution nous ont permis de diviser la forêt à la fois en hauteur et en environnements lumineux, et a révélé quelque chose de plus complexe, " dit Smith.

L'attente était que lorsque la quantité de feuilles dans les grands arbres augmente pendant la saison sèche, elle devient plus ombragée en dessous, et les arbres plus petits perdent ainsi une partie de leurs feuilles. Cependant, les données ont montré que ce n'est pas ce qui s'est passé. Au lieu, ce sont les petits arbres qui se trouvaient dans des zones ouvertes où l'ombrage était faible et la lumière du soleil élevée - les « espaces » de la forêt qui perdaient leurs feuilles. Les arbres qui étaient ombragés, étonnamment, surface foliaire ajoutée en même temps que les grands arbres. Les tendances étaient les mêmes en réponse à la sécheresse.

« Il est essentiel de comprendre que les périodes sèches sont généralement des périodes plus ensoleillées, " Smith a dit. " De grands arbres qui ont aussi des racines plus profondes, donner plus d'accès à l'eau, peuvent profiter de l'augmentation de la lumière et étendre leurs couronnes. Les petits arbres aux racines peu profondes peuvent être davantage blessés par la chaleur, conditions ensoleillées et contractent leurs couronnes ou meurent. De petits arbres à l'ombre, cependant, peut profiter de l'augmentation de la lumière dans la glacière, sous-bois plus humide."

Ces résultats montrent que la réponse d'un arbre aux périodes sèches dépend des conditions environnementales imposées par la structure de la forêt tropicale elle-même, les chercheurs ont dit. Les résultats concordent étroitement avec les études émergentes montrant que la végétation de petite taille, surtout par temps chaud, environnements très lumineux, est le plus touché par les pénuries d'eau.

À la fois, la recherche aide à se faire une idée de la façon dont les micro-environnements de la canopée, hauteurs d'arbres, la saisonnalité et la sécheresse se conjuguent pour déterminer quels arbres gagneront et perdront sous des climats plus secs. Ceci est crucial pour comprendre la future résilience de l'Amazonie au changement climatique, les chercheurs ont dit.

La recherche est publiée dans le Nouveau phytologue .