Les forêts d'Europe sont assises sur une bombe à retardement polluante qui pourrait réécrire leur écologie lorsqu'elle explosera, disent les chercheurs.

Les plantes délicates du sol forestier telles que l'oseille des bois ou la violette, et l'équilibre entre les espèces d'arbres qui les surplombent, sont tous menacés par des décennies de pollution azotée accumulée. Une étude a révélé que l'obscurité de la forêt a atténué les effets de l'azote. Mais les forêts sont destinées à laisser entrer plus de lumière à l'avenir alors que les arbres succombent à la sécheresse et aux maladies.

Les forêts couvrent 40 % de la superficie terrestre de l'Union européenne et s'étendent dans certains pays, principalement à cause de la restauration active ou de l'abandon des terres agricoles. Les forêts fournissent des services tels que le contrôle de l'érosion et le recyclage de l'eau, mais elles sont également de plus en plus menacées par les sécheresses et les maladies telles que le dépérissement du frêne.

Pour comprendre comment ils répondent à ces défis, il est essentiel d'étudier le sol forestier, dit le professeur Kris Verheyen, écologiste à l'Université de Gand en Belgique.

"Cette couche d'herbes est très souvent oubliée. Certaines personnes l'appellent la couche d'enjambement - vous l'enjambez pour regarder les arbres, " il a dit.

Encore, dans les forêts tempérées, la vie sous nos pieds comprend 80 % de la biodiversité d'une forêt. La couche d'herbes cycle les nutriments clés tels que le phosphore, potassium et azote, aide à décomposer la litière des arbres et filtre la prochaine génération d'arbres, étant donné que les semis doivent la traverser pour entreprendre leur voyage vers la canopée, dit le professeur Verheyen.

Enregistrements

En essayant de mieux comprendre le sol forestier, il a dirigé une équipe qui a récupéré des dossiers, remontant dans certains cas jusqu'à 50 ans, de 4, 000 parcelles forestières à travers l'Europe. Pour ceux dont les emplacements ont été facilement identifiés, les chercheurs ont visité pour faire des mesures mises à jour.

L'équipe a également transporté des sols forestiers de tout le continent jusqu'à leur station de recherche où ils les ont incorporés dans des environnements expérimentaux extérieurs, appelés mésocosmes, dans lequel ils ont varié l'accès des plantes à l'azote, température et lumière.

« La question de base à laquelle nous voulions répondre était de savoir comment plusieurs moteurs de changement global déterminent les trajectoires de changement au fil du temps, " dit le Pr Verheyen, qui a mené le projet, connu sous le nom de PASTFORWARD.

Globalement, l'équipe a découvert que le principal facteur de contrôle de la vie forestière était la lumière, qui agit comme un goulot d'étranglement empêchant d'autres changements d'exercer un effet.

Pollution à l'azote

Un exemple frappant en est la manière dont il a freiné les effets de la pollution par l'azote.

Les dépôts d'azote sont un problème chronique causé par les émissions d'ammoniac provenant des engrais agricoles et la création d'oxydes d'azote comme sous-produit de la combustion de combustibles fossiles. Il tire certains éléments nutritifs des sols, acidifie la terre, et provoque la prolifération d'algues dans les cours d'eau.

Les chercheurs ont découvert de nombreux dépôts d'azote dans les forêts et ont documenté leurs conséquences pour les espèces. Mais « les effets ne sont pas aussi forts que prévu car … l'azote est disponible mais les plantes (sur le sol de la forêt) ne peuvent pas vraiment en bénéficier car elles sont limitées par la quantité de lumière disponible, " a déclaré le Pr Verheyen.

Certaines plantes - des types qui ont tendance à être répandus et peuvent survivre dans une variété d'environnements, y compris des espèces non indigènes - ont la machinerie pour tirer parti d'un excès d'azote et se développer davantage ; d'autres, qui ont tendance à être des spécialistes avec de petites portées, ne le font pas. Dans les forêts ombragées, ils sont sur un pied d'égalité. Mais dès que la canopée s'ouvre et que la lumière entre, ceux qui peuvent exploiter la pollution azotée ont un avantage.

Par conséquent, Les forêts européennes perdent déjà leurs espèces plus spécialisées et connaissent ainsi une baisse de la biodiversité. Le professeur Verheyen craint que la canopée des forêts ne s'ouvre à mesure que les arbres meurent de sécheresse et de maladies, ce qui peut ouvrir les vannes à l'azote.

"Cela conduira à des changements rapides et très importants dans la couche d'herbes, " il a dit.

La sécheresse, elle-même le résultat du changement climatique, a eu un effet « massif » tuant des arbres dans les forêts d'épicéas en Allemagne, la Belgique et la France ces dernières années bien que les forêts de feuillus soient plus résistantes pour l'instant.

Cela ne signifie pas que les forêts de feuillus sont exemptes d'ouverture de la canopée - un exemple est la maladie du dépérissement du frêne. « Nous avons la preuve qu'en raison de la mort des cendres, vous obtenez beaucoup de lumière, puis le sous-étage explose vraiment parce que la lumière n'est plus une ressource limitante, " a déclaré le Pr Verheyen.

"Ces changements importants et probablement brusques qui peuvent se produire dans la couche d'herbes affecteront la régénération de l'arbre et détermineront certainement quelles espèces seront capables de passer le filtre de la couche d'herbes et lesquelles non. Cela aura des conséquences sur le cycle des nutriments car cette couche d'herbes a vraiment un impact sur le taux de décomposition."

mise en mémoire tampon

Les chercheurs ont également découvert que les forêts ont jusqu'à présent fait un travail remarquable pour protéger les plantes contre le changement climatique plus large qui se déroule en dehors d'elles.

Les mesures de température ont révélé que les forêts ont souvent des températures très différentes de celles enregistrées par les stations météorologiques, toujours situées loin des arbres. En été, par exemple, elles sont en moyenne 4°C plus froides. Ce n'est pas seulement parce que les auvents épais empêchent la lumière d'entrer, mais aussi parce que l'évapotranspiration de l'eau à travers les feuilles et dans l'atmosphère aspire la chaleur de la forêt, et la végétation empêche les brises d'entrer qui mélangeraient l'air chaud à la fraîcheur.

Les modèles climatiques ne prennent pas en compte ce tampon, malgré le fait que les deux tiers des espèces du monde vivent dans les forêts et que les processus forestiers tels que le cycle du carbone et des nutriments dépendent de la température, dit le professeur Pieter de Frenne, un bioscientifique également à l'Université de Gand, qui dirige le projet parallèle FORMICA sur les microclimats forestiers.

Cette, à son tour, explique pourquoi, en forêt intacte, il y a eu moins de « remaniement » des espèces forestières que prévu à mesure que l'Europe se réchauffe, dit-il, la protection forestière a permis à de nombreuses espèces de s'accrocher.

« Nous nous serions attendus à ce que les plantes forestières réagissent déjà à un degré plus élevé, de sorte que davantage d'espèces adaptées à la chaleur seraient entrées dans la communauté et que davantage d'espèces d'affinité froide auraient diminué ou même disparu localement. »

Mais l'effet ne peut pas durer éternellement et si la canopée est ouverte, ces espèces auront un réveil brutal alors que leur monde se réchauffera à la température en dehors de la forêt.

« La mise en mémoire tampon nous fait gagner du temps afin que les espèces aient une chance de s'adapter au nouveau climat, " il a dit.

Le travail a des implications pratiques sur la manière dont les forêts sont gérées et les équipes PASTFORWARD et FORMICA espèrent maintenant développer un outil pour aider les aménagistes forestiers à déterminer quelle partie de la canopée ils peuvent supprimer, par exemple pour la récolte ou dans le cadre du cycle de l'éclaircissage des arbres connu sous le nom de recépage, sans déclencher cette croissance explosive.