Des incendies plus graves et plus fréquents dans la forêt boréale de l'Alaska libèrent dans l'atmosphère de vastes réserves de carbone et d'azote provenant des arbres et du sol brûlés, une tendance qui pourrait accélérer le réchauffement climatique. Mais de nouvelles recherches publiées cette semaine dans la revue Science montre que les feuillus remplaçant les forêts d'épicéas brûlées font plus que compenser cette perte, stocker plus de carbone et l'accumuler quatre fois plus vite sur un intervalle d'incendie de 100 ans. L'étude, dirigé par une équipe de chercheurs du Center for Ecosystem Science and Society de la Northern Arizona University, suggère que ces croissances plus rapides, les forêts de feuillus moins inflammables peuvent agir comme un « coupe-feu » stabilisant contre l'escalade des incendies et la perte de nutriments dans la région.

L'étude a commencé à la suite de la dramatique saison des incendies de 2004 en Alaska, lorsqu'une superficie sept fois supérieure à la moyenne à long terme a brûlé. Historiquement, plus de la moitié de ce territoire boisé est dominé par l'épinette noire, mais après l'incendie, le tremble et le bouleau à croissance plus rapide remplacent certains de ces peuplements. L'équipe, composé de chercheurs de la Northern Arizona University, l'Université d'Alaska Fairbanks, Université d'Auburn, et l'Université de la Saskatchewan a étudié 75 peuplements d'épinettes noires qui ont brûlé en 2004 et a suivi leur rétablissement au cours des 13 années suivantes. Ils ont également collecté une série de données sur des arbres et des sols d'âges et de sévérités de brûlis différents pour construire une chronoséquence, une sorte de time-lapse scientifique qui permet aux chercheurs d'avancer rapidement à travers un cycle de feu de 100 ans pour voir comment les forêts se rétablissent et changent.

"En 2005, Je pensais qu'il n'y avait aucun moyen pour ces forêts de récupérer le carbone qu'elles ont perdu dans cet incendie, " a déclaré Michelle Mack, professeur de biologie à la Northern Arizona University et auteur principal de l'étude. "La littérature est pleine d'articles suggérant plus, les incendies plus graves brûlent plus de carbone qu'il ne peut en être remplacé avant le prochain incendie. Mais non seulement avons-nous vu ces arbres à feuilles caduques compenser ces pertes, ils l'ont fait rapidement."

L'équipe a découvert que les nouveaux trembles et bouleaux où l'épinette noire brûlait accumulaient du carbone et de l'azote plus rapidement que l'épinette, en stockant la majeure partie dans leur bois et leurs feuilles plutôt que dans la couche organique du sol. Et à la fin d'un cycle prévisionnel de 100 ans, les peuplements feuillus avaient récupéré autant d'azote qu'il en avait perdu par le feu, et plus de carbone qu'il n'en a été perdu, résultant en une augmentation du bilan carbone net de l'écosystème. Le calcul de cet équilibre est essentiel alors que les scientifiques s'efforcent de comprendre la façon dont ces forêts nordiques évoluent, et les effets de ces changements sur le bilan mondial du carbone.

« J'ai été surpris que les arbres à feuilles caduques puissent reconstituer le carbone perdu de manière aussi efficace et efficiente, " a déclaré Heather Alexander, un professeur adjoint d'écologie forestière à Auburn et l'un des co-auteurs de l'article. « Même si une quantité considérable de carbone est brûlée et émise dans l'atmosphère lorsque les forêts d'épinettes noires brûlent gravement, les arbres à feuilles caduques qui les remplacent souvent ont une incroyable capacité à récupérer et à stocker le carbone dans leurs feuilles et leur bois aériens."

« Dans une région avec seulement cinq espèces d'arbres communes, cette étude montre comment les changements dans la composition des arbres peuvent considérablement modifier les modèles de stockage du carbone dans les forêts boréales, " a déclaré Jill Johnstone, un chercheur nordique à l'Université d'Alaska-Fairbanks et co-auteur de l'étude.

"Le carbone n'est qu'une pièce du puzzle, " dit Mack, qui a dit que les forêts de feuillus ont d'autres retours importants, ou effets interconnectés, sur le climat. "Nous savons que ces forêts aident à refroidir le climat régional, et nous savons qu'ils sont moins inflammables, les incendies sont donc moins susceptibles de se propager. Pris ensemble, ces effets créent un ensemble relativement fort de rétroactions climatiques stabilisatrices dans la forêt boréale. »

Mais il y a beaucoup de choses que les chercheurs ignorent sur le sort des forêts boréales de feuillus dans un monde plus chaud.

« Alors que les arbres à feuilles caduques matures meurent, seront-ils remplacés par des arbres de même structure, composition, et des capacités de stockage de carbone ?", a demandé Alexander. « Et se remettront-ils d'un incendie avec les mêmes capacités de stockage de carbone ? »

« Le passage de l'épinette noire à croissance lente à des espèces à feuilles caduques à croissance rapide pourrait contrebalancer les impacts de l'intensification du régime des feux dans la forêt boréale, " a déclaré Isla Myers-Smith, un écologiste du changement global à l'Université d'Édimbourg qui n'a pas participé à l'étude. "Mais il reste à voir comment les gains de carbone équilibreront les pertes à l'avenir avec un réchauffement accéléré aux hautes latitudes."

Mack a déclaré que le réchauffement climatique continu pourrait annuler les gains de séquestration du carbone que ces arbres représentent. "Le carbone devrait résider plus longtemps dans le paysage car les forêts de feuillus sont moins inflammables. Mais l'inflammabilité n'est pas une constante. Le climat franchira un seuil où les choses deviennent si chaudes et sèches, même les forêts de feuillus brûleront. Donc, une question que nous devons poser est, quelle sera l'intensité de l'effet d'atténuation de la faible inflammabilité, et combien de temps cela va-t-il durer ?"

Le carbone du pergélisol complique également le tableau. Bien que de nombreux sites de cette étude n'aient pas de pergélisol près de la surface du sol, le sol gelé en permanence se trouve dans tout le biome boréal. Pendant qu'il dégèle, le pergélisol libère des réserves de carbone et de méthane, compensant potentiellement les gains de stockage par les feuillus, dit Mack. "Nous finirons par passer un seuil de température où les retours négatifs ne suffisent pas."