Jeff W. Atkins, Doctorat., chercheur post-doctoral au département de biologie de VCU et co-auteur de l'étude, utilise un système lidar pour collecter des données dans une forêt au Rice Rivers Center de VCU en 2016. Crédit :Julia Rendleman, Marketing universitaire
Les forêts de l'est des États-Unis qui sont structurellement complexes - ce qui signifie que l'arrangement de la végétation est très varié - séquestrent plus de carbone, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de la Virginia Commonwealth University.
L'étude démontre pour la première fois que la complexité structurelle d'une forêt est un meilleur indicateur du potentiel de séquestration du carbone que la diversité des espèces d'arbres. La découverte pourrait avoir des implications pour l'atténuation du changement climatique.
"Gaz carbonique, un puissant gaz à effet de serre, est absorbé par les arbres par le processus de photosynthèse et une partie de ce carbone « fixe » est alloué au bois, " a déclaré Chris Gough, Doctorat., auteur correspondant de l'étude et professeur agrégé au Département de biologie du Collège des sciences humaines. "Notre étude montre que les forêts plus complexes sont meilleures pour absorber et séquestrer le carbone dans le bois et, ce faisant, ils laissent moins de dioxyde de carbone dans l'air."
L'étude, "Taux élevés de production primaire dans les forêts structurellement complexes, " sera publié dans un prochain numéro de Écologie , un journal de la Société écologique d'Amérique.
La séquestration du carbone est le processus par lequel le dioxyde de carbone atmosphérique est absorbé par les arbres, graminées et autres plantes par photosynthèse et stockées sous forme de carbone dans le sol et la biomasse végétale, comme des troncs d'arbres, branches, feuillage et racines. La séquestration du carbone dans les forêts et le bois permet de compenser les sources de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, comme la déforestation, feux de forêt et émissions de combustibles fossiles, selon le Service forestier du Département de l'agriculture des États-Unis.
Pourquoi les forêts structurellement complexes sont-elles meilleures pour la séquestration du carbone ? Gough suggère que plusieurs couches de feuilles peuvent optimiser l'efficacité avec laquelle la lumière est utilisée pour alimenter la séquestration du carbone dans le bois.
"En d'autres termes, les forêts qui sont structurellement variables et contiennent plusieurs couches de feuilles surpassent les forêts structurellement simples avec une seule bande concentrée de végétation, " il a dit.
Pour mener l'étude, les chercheurs ont utilisé une combinaison de leurs propres données, ainsi que les données du Réseau national des observatoires écologiques, ou NEON, qui est financé par la National Science Foundation. NEON génère du long terme, des données accessibles au public pour différents écosystèmes aux États-Unis, dans le but de comprendre les processus écologiques qui durent des décennies.
Jeff Atkins, chercheur post-doctoral en biologie VCU, Doctorat., a dirigé la collecte de données sur le terrain avec des chercheurs de l'Université du Connecticut et de l'Université Purdue en tant que collaborateurs et co-auteurs.
Cette illustration montre sur la gauche une forêt structurellement complexe stylisée échantillonnée dans les Great Smoky Mountains, tandis que le panneau de droite montre une savane de pins structurellement simple en Floride. Crédit :Catherine McGuigan
Comprendre comment la structure de la forêt détermine la séquestration du carbone est important pour les écologistes, modélisateurs climatiques et aménagistes forestiers.
« De nombreux indicateurs écologiques de la croissance des forêts et de la séquestration du carbone ne tiennent pas explicitement compte de la complexité, " a déclaré Gough. "Nous voulions tester si des indicateurs plus nouveaux de la complexité structurelle sont des prédicteurs supérieurs de la séquestration du carbone dans le bois. Nous voulions également savoir si ces prédicteurs s'étendent à un certain nombre de types de forêts différents résidant dans diverses parties de la moitié est des États-Unis, de la Floride au New Hampshire en passant par le Wisconsin."
L'étude s'appuie sur des recherches antérieures soutenues par la National Science Foundation qui ont démontré comment la technologie laser appelée lidar peut cartographier la distribution des feuilles dans un couvert forestier à très haute résolution.
La nouvelle étude suggère que l'utilisation du lidar pour cartographier la structure forestière pourrait mieux prédire le potentiel des forêts à séquestrer le carbone dans la biomasse que les approches conventionnelles caractérisant la biodiversité et la quantité de feuilles.
"Cela pourrait être une avancée majeure car nous pouvons probablement utiliser des avions et, juste l'année dernière, des données satellitaires pour collecter les données nécessaires à la prédiction de la séquestration du carbone à partir de la complexité structurelle, " a déclaré Gough. " Si nous pouvons estimer la complexité structurelle des satellites à l'avenir, alors il sera peut-être possible d'améliorer considérablement notre capacité à estimer et à prédire la séquestration mondiale du carbone forestier."
Les résultats de l'étude montrent ce que les écologistes peuvent faire lorsqu'ils adoptent de nouvelles technologies et les appliquent à des questions fondamentales telles que :Qu'est-ce qui affecte la croissance des forêts et la séquestration du carbone ?
« Ces résultats, nous esperons, faire avancer la science en montrant que la façon dont une forêt est constituée est importante pour la séquestration du carbone, " a déclaré Gough. " Et cette relation s'étend largement à un certain nombre de forêts différentes, des feuilles persistantes aux feuilles caduques et du milieu de l'Atlantique au Midwest."
Alors que les chercheurs ont découvert que la complexité structurelle surpassait les mesures de la diversité des espèces en tant que prédicteurs de la séquestration du carbone, ils ont noté que la diversité est également importante en tant que l'un des nombreux éléments qui déterminent la complexité structurelle d'une forêt.
"Nous pensons que les mesures de complexité structurelle sont puissantes car elles intègrent de multiples caractéristiques d'une forêt qui sont essentielles à la séquestration du carbone, " a déclaré Gough. " Il faut la diversité des arbres pour produire une variété de formes de feuilles et de plantes et, en outre, une quantité critique de feuilles pour fournir les éléments constitutifs nécessaires à l'assemblage d'une forêt structurellement complexe capable de séquestrer beaucoup de carbone. »
En plus de Gough, le document a été rédigé par Atkins, Robert T. Fahey, Doctorat., professeur adjoint d'écologie et de gestion forestières à l'Université du Connecticut, et Brady S. Hardiman, Doctorat., professeur adjoint d'écologie urbaine à l'Université Purdue.
