Chêne s'enracinant dans le substrat rocheux au White Family Outdoor Learning Center de la Jackson School. Crédit :Erica McCormick
Vous ne pouvez pas extraire l'eau d'un rocher. Mais les racines des arbres peuvent - et elles le font plus souvent que les scientifiques ne le pensaient auparavant, avec une nouvelle étude concluant que le substrat rocheux est une source régulière d'eau pour les arbres à travers les États-Unis, pas seulement une réserve d'urgence pendant les sécheresses.
La découverte, dirigé par des chercheurs de l'Université du Texas à Austin et publié le 8 septembre dans La nature , renverse les hypothèses de longue date sur l'endroit où les arbres obtiennent leur eau et conduit à de nouvelles idées sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Il démontre également la nécessité de tenir compte de l'humidité de la roche - l'eau qui s'accroche aux fissures et aux pores des roches souterraines - lors de la prévision de la façon dont les forêts réagiront au changement climatique.
« Avec l'intensification des sécheresses, le substrat rocheux pourrait être aussi essentiel pour comprendre nos forêts que les sols, " a déclaré Daniella Rempe, co-auteur de l'étude, professeur assistant à l'UT Jackson School of Geosciences.
Erica McCormick, un assistant de recherche dans le laboratoire Rempe qui a mené la recherche en tant qu'étudiant de premier cycle à la Jackson School, dirigé l'étude.
Depuis plus d'un siècle, des scientifiques du monde entier ont documenté l'enracinement des arbres dans le substrat rocheux. Mais ces racines ont été largement traitées comme une curiosité, avec des scientifiques considérant le sol comme la source d'eau de facto pour la plupart des arbres, dit Rempé. Et bien que des expériences sur des sites de terrain aient fourni des preuves directes que les arbres puisaient dans l'humidité de la roche et en dépendaient pendant les sécheresses, des questions demeuraient quant à l'ampleur de ce phénomène.
En combinant des ensembles de données publiques qui ont suivi les précipitations et l'évaporation dans les forêts de 2003 à 2017 avec des études de terrain au Texas et en Californie, les chercheurs ont découvert que les arbres qui exploitent le substrat rocheux sont loin d'être rares :cela se produit dans tout le pays, avec les scientifiques détectant le comportement dans environ 24% des forêts et des broussailles, une zone plus grande que la taille du Texas.
La recherche présente une estimation prudente de l'eau du substratum rocheux utilisée par les forêts. Rempe estime que, dans l'ensemble, l'étendue et la quantité réelles d'extraction de roche pourraient être le double de ce qui est présenté dans l'étude.
L'étendue spatiale du prélèvement annuel d'eau du substratum rocheux par les plantes ligneuses dans la zone continentale des États-Unis. Les zones colorées englobent l'étendue de la végétation ligneuse où le substrat rocheux est rencontré dans les 1,5 mètre supérieur. Cette zone est divisée en quatre couleurs correspondant au prélèvement d'eau du substratum rocheux. Les zones en vert ont été exploitées chaque année de l'étude; Les zones en rose ont été exploitées certaines années; Les zones en noir n'ont pas besoin d'avoir été exploitées pour expliquer l'utilisation de l'eau par les arbres ; et les zones en gris ont été exclues de l'étude. Crédit :McCormick et al.
Susan Schwinning, un professeur de la Texas State University qui n'était pas impliqué dans la recherche, dit que l'étude est un énorme bond dans les connaissances, prouver que ce qui était autrefois considéré comme un comportement atypique est essentiel.
"Il a fallu 100 ans pour venir de cette preuve anecdotique - oh wow, les racines des arbres peuvent en fait aller aussi loin - pour comprendre que c'est probablement, dans de nombreux endroits, une partie importante de la définition de la dynamique des écosystèmes, " elle a dit.
En plus de démontrer que les arbres s'enracinent généralement dans les réserves d'eau du substratum rocheux, l'étude montre que les arbres déplacent de grands volumes d'eau. Rien qu'en Californie, la quantité d'eau du substratum rocheux absorbée par les forêts chaque année dépasse la capacité de tous les réservoirs artificiels de l'État.
En plus d'offrir une vue sur l'ensemble du pays, l'étude présente des données provenant de sites de terrain individuels dans le centre du Texas et en Californie, montrant que l'humidité de la roche peut surpasser le sol en tant que source d'eau. Par exemple, sur six sites en Californie et deux dans le centre du Texas, plus de 50 % de l'eau libérée par les arbres provenait de l'humidité de la roche. Sur la plupart de ces sites, les roches contenaient beaucoup plus d'eau que le sol, jusqu'à 10 fois plus.
Bien qu'il soit clair que l'humidité de la roche joue un rôle essentiel dans le maintien des forêts, McCormick a déclaré que beaucoup plus de recherches sont nécessaires pour savoir comment et quand les arbres accèdent à l'eau enfermée dans les rochers.
"Il nous reste beaucoup à explorer, " dit-elle. " Nous avons des outils pour étudier et décrire les processus du sol, mais nous avons besoin de données et d'expériences pour nous dire comment traiter le substrat rocheux."
L'étude a été co-écrite par les étudiants diplômés de la Jackson School Alison Tune et Logan Schmidt et le chercheur scientifique de la Jackson School Dana Chadwick, avec David Dralle, un hydrologue de recherche avec la station de recherche du U.S. Forest Service Pacific Southwest, et Jesse Hahm, professeur adjoint à l'Université Simon Fraser.
