En plus de causer des dommages importants à la santé humaine, la pollution de l'air ralentit également la croissance des arbres, l'un des éléments pouvant atténuer ce problème environnemental typiquement urbain.

Des chercheurs de l'Université de São Paulo (USP) au Brésil ont montré que les polluants atmosphériques restreignent la croissance des arbres et les services écosystémiques fournis par les arbres, comme filtrer la pollution en absorbant les métaux en suspension dans leur écorce, assimiler le CO 2 , réduire l'effet d'îlot de chaleur en atténuant le rayonnement solaire, atténuer le ruissellement des eaux pluviales, et le contrôle de l'humidité.

Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Science de l'environnement total .

"Nous avons découvert que les années où les niveaux de particules dans l'atmosphère étaient plus élevés, par exemple, les arbres ont moins poussé. Par conséquent, ils ont commencé plus tard dans leur vie à fournir des services écosystémiques qui jouent un rôle important dans la réduction de la pollution urbaine et l'atténuation ou l'adaptation de la ville au changement climatique, " a déclaré Giuliano Maselli Locosselli, chercheur postdoctoral à l'Institut de biosciences de l'Université de São Paulo (IB-USP) avec une bourse de la FAPESP et premier auteur de l'étude.

En prenant comme modèle le tipuana ( Tipuana tipu ), aussi appelé bois de rose ou tipu, un grand arbre avec une grande canopée étalée et omniprésent dans la ville, les chercheurs ont mesuré l'impact de la pollution atmosphérique et des conditions météorologiques sur la croissance des arbres à São Paulo. Ils ont analysé des échantillons de 41 tipuanas âgés de 36 ans en moyenne et situés à différentes distances de la zone industrielle de Capuava à Mauá, une municipalité de la région métropolitaine. Capuava est l'un des districts les plus industrialisés de la région, avec les raffineries de pétrole, cimenteries et usines d'engrais, ainsi que la circulation des poids lourds et des voitures.

Des échantillons ont été prélevés dans les cernes de croissance des arbres à l'aide d'un instrument appelé perceur à incréments Pressler, qui a un foret creux et est conçu pour extraire une section cylindrique de tissu de bois d'un arbre vivant dans tout son rayon avec des blessures relativement mineures à la plante. Tous les échantillons ont été prélevés à hauteur de poitrine, à environ 1,3 m de la couche arable.

En analysant la composition chimique de l'écorce et la taille des cernes de croissance, les chercheurs ont pu mesurer les variations des niveaux de pollution atmosphérique en fonction des différents éléments chimiques auxquels les arbres ont été exposés au cours de leur développement et estimer comment ce facteur a influencé la croissance des arbres.

"Le tipuana est un excellent marqueur qui représente clairement les niveaux de pollution de l'air par les métaux lourds et autres éléments chimiques dans la ville, " a déclaré Locsselli.

Les métaux et autres produits chimiques en suspension dans l'air sont absorbés par l'écorce. Les particules se déposent sur les feuilles, augmenter leur température et réduire l'apport de lumière pour la photosynthèse. Les anneaux de croissance indiquent comment la pollution a affecté la vie de la plante d'année en année. Des anneaux plus épais indiquent des années de croissance vigoureuse et des niveaux de pollution plus faibles, tandis que des anneaux plus fins indiquent l'inverse.

L'analyse des anneaux de croissance a montré que ces tipuanas poussaient plus rapidement dans les parties les plus chaudes de Capuava avec des niveaux plus élevés de phosphore dans l'air. Le phosphore est un macronutriment connu pour les plantes et agit comme base de leur métabolisme énergétique via la photosynthèse et la respiration.

D'autre part, arbres proches de la circulation et exposés à des niveaux élevés d'aluminium, le baryum et le zinc associés à l'usure des pièces automobiles (telles que les pneus, garnitures de freins et disques d'embrayage) affichent une croissance moindre dans le temps.

Les particules d'un diamètre allant jusqu'à 10 micromètres (PM10) émises par les usines et les usines ont réduit la croissance moyenne des arbres jusqu'à 37 %.

« Les arbres exposés directement à des niveaux élevés de pollution des usines de la région ont moins poussé en termes de développement du diamètre du tronc tout au long de leur vie que les plantes exposées à des niveaux moyens et faibles, " Locosselli a déclaré. " Dans des conditions de croissance normales, le diamètre à hauteur de poitrine d'un tipuana peut atteindre 1 mètre."

Les séries chronologiques des niveaux de PM10 à Capuava sur une période de 20 ans ont été obtenues auprès de la Société environnementale de l'État de São Paulo (CETESB) et comparées aux résultats de l'analyse de l'écorce et des feuilles.

Les chercheurs ont découvert que les niveaux de PM10 représentaient 41 % de la variabilité interannuelle du taux de croissance des arbres, avec des niveaux de pollution plus élevés pendant les mois les plus secs (avril-septembre) réduisant le taux de croissance.

"Le diamètre augmente très rapidement lorsque l'arbre pousse normalement mais change peu lorsque la vitesse de croissance est lente, " Locosselli a déclaré. " L'ampleur des services écosystémiques fournis par un grand arbre peut être 70 fois plus grande que pour un petit arbre. "

Effets sur les arbres

Selon les auteurs de l'étude, les métaux lourds et les particules influent sur la croissance des arbres en modifiant les propriétés optiques de la surface des feuilles. Comme mentionné, ces polluants élèvent les températures et réduisent la disponibilité de la lumière pour la photosynthèse. Ils peuvent également réduire les échanges gazeux en raison de l'accumulation sur les stomates des feuilles (pores qui s'ouvrent et se ferment pour permettre l'absorption de dioxyde de carbone et la libération d'oxygène).

"Nous prévoyons d'essayer de savoir si la pollution affecte également la longévité de ces arbres. Étant donné que la pollution restreint divers systèmes physiologiques, entraver la croissance des plantes, cela les rend probablement aussi plus vulnérables aux effets qui conduisent à la sénescence, " a déclaré Marcos Buckeridge, professeur à l'IB-USP et chercheur principal du projet de recherche.

La pollution urbaine endommage probablement aussi d'autres espèces de la même famille que le tipuana trouvé à São Paulo, comme le bois de perdrix ( Caesalpinia pluviosa ) et bois de fer ( C. leiostachya ).

« Des mesures pour réduire la pollution de l'air, comme la promotion de l'utilisation des biocarburants, l'électrification des transports et le développement de matériaux pour diminuer les émissions de métaux lourds, pourrait améliorer l'entretien de ces arbres et les services écosystémiques qu'ils fournissent, " a déclaré Buckeridge.