Alors que les jours raccourcissent et que les températures baissent dans l'hémisphère nord, les feuilles commencent à tourner. Nous pouvons profiter des couleurs automnales glorieuses alors que les feuilles sont encore sur les arbres et, plus tard, coup de pied à travers un rouge, tapis marron et or lorsque vous vous promenez.

Lorsque les températures remontent au printemps, la saison de croissance des arbres reprend. Pendant les mois les plus chauds, les arbres prélèvent le dioxyde de carbone de l'atmosphère et le stockent dans des molécules complexes, libérant de l'oxygène comme sous-produit. Cette, en un mot, est le processus de la photosynthèse. Plus il y a de photosynthèse, plus le carbone est enfermé.

Nous savons que le dioxyde de carbone est un facteur majeur du changement climatique, donc plus ce qui peut être retiré de l'atmosphère par les plantes, le meilleur. Avec le climat plus chaud conduisant à une saison de croissance plus longue, certains chercheurs ont suggéré que plus de dioxyde de carbone serait absorbé par les arbres et autres plantes qu'auparavant. Mais une nouvelle étude a renversé cette théorie et pourrait avoir des effets profonds sur la façon dont nous nous adaptons au changement climatique.

Atteindre la limite

Les chercheurs, dirigé par Deborah Zani à l'Ecole polytechnique fédérale de Suisse, ont étudié le degré auquel le moment des changements de couleur dans les feuilles des arbres d'automne était déterminé par la croissance de la plante au printemps et à l'été précédents.

La température et la durée du jour étaient traditionnellement acceptées comme les principaux déterminants du changement de couleur et de la chute des feuilles, conduisant certains scientifiques à supposer que le réchauffement des températures retarderait ce processus jusqu'à plus tard dans la saison. Étudier les essences européennes à feuilles caduques, dont le marronnier d'Inde, bouleau verruqueux et chêne anglais, les auteurs de la nouvelle étude ont enregistré la quantité de carbone absorbée par chaque arbre par saison et son impact final sur la chute des feuilles.

En utilisant les données du projet paneuropéen de phénologie, qui traque certains arbres depuis 65 ans, les chercheurs ont découvert dans leur étude d'observation à long terme qu'à mesure que le taux de photosynthèse augmentait, les feuilles ont changé de couleur et sont tombées plus tôt dans l'année. Pour chaque augmentation de 10 % de l'activité photosynthétique au cours de la saison de croissance du printemps et de l'été, les arbres perdent leurs feuilles, en moyenne, huit jours plus tôt.

Des expériences en climat contrôlé sur des hêtres européens et des reines des prés du Japon âgés de cinq ans suggèrent ce qui pourrait être à l'origine de ce résultat inattendu. Dans ces épreuves, les arbres étaient exposés au plein soleil, mi-ombre ou pleine ombre. Les résultats montrent qu'il y a une limite à la quantité de photosynthèse qu'un arbre peut effectuer au cours d'une saison de croissance. Pensez-y comme si vous remplissiez un seau d'eau. Cela peut se faire lentement ou rapidement, mais une fois le seau plein, il n'y a nulle part où aller pour plus d'eau.

Cette recherche montre que les arbres à feuilles caduques ne peuvent absorber qu'une quantité déterminée de carbone chaque année et une fois cette limite atteinte, plus rien ne peut être absorbé. À ce moment, les feuilles commencent à changer de couleur. Cette limite est fixée par la disponibilité des nutriments, en particulier l'azote, et la structure physique de la plante elle-même, en particulier les vaisseaux internes qui déplacent l'eau et les nutriments dissous. L'azote est un nutriment essentiel dont les plantes ont besoin pour se développer, et c'est souvent la quantité d'azote disponible qui limite la croissance totale. C'est pourquoi les agriculteurs et les jardiniers utilisent des engrais azotés, pour surmonter cette limite.

Ensemble, ces contraintes signifient que l'absorption de carbone pendant la saison de croissance est un mécanisme d'autorégulation chez les arbres et les plantes herbacées. Une quantité limitée de carbone peut être absorbée.

Couleurs d'automne plus tôt

Dans un monde où les niveaux de carbone dans l'atmosphère augmentent, ces nouvelles découvertes impliquent que le temps plus chaud et les saisons de croissance plus longues ne permettront pas aux arbres à feuilles caduques tempérés d'absorber plus de dioxyde de carbone. Le modèle prédictif de l'étude suggère que d'ici 2100, lorsque les saisons de croissance des arbres devraient durer entre 22 et 34 jours de plus, les feuilles tomberont des arbres entre trois et six jours plus tôt qu'aujourd'hui.

Cela a des implications importantes pour la modélisation du changement climatique. Si nous acceptons que la quantité de carbone absorbée par les arbres à feuilles caduques dans des pays à température élevée comme le Royaume-Uni restera la même chaque année, quelle que soit la saison de croissance, les niveaux de dioxyde de carbone augmenteront plus rapidement que prévu. La seule façon de changer cela sera d'augmenter la capacité des arbres à absorber le carbone.

Les plantes qui ne sont pas limitées par la quantité d'azote disponible peuvent pousser plus longtemps dans le climat qui se réchauffe. Ce sont les arbres qui peuvent prendre l'azote de l'air, comme l'aulne. Mais ces espèces perdront toujours leurs feuilles à peu près au même moment comme toujours, grâce à moins de lumière du jour et à des températures plus froides.

Mais à la hausse, avec la perspective que certains arbres perdent leurs feuilles plus tôt et d'autres au moment où ils le font maintenant, il pourrait y avoir la perspective de couleurs automnales prolongées et plus de temps pour nous de passer à travers les feuilles.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.