Une forêt de peupliers adjacente à la rivière Oldman à Lethbridge en Alberta, Canada. Dans une étude de 2021, les chercheurs présentent de nouvelles techniques de modélisation de l'impact du changement climatique sur les forêts riveraines de ce type, en se concentrant sur une région voisine de cette forêt. Crédit :Lawrence B. Flanagan
Vous ne pouvez pas le voir se produire. Mais ce qui se passe sous terre dans une forêt est très important pour déterminer son destin.
Dans une nouvelle étude, les scientifiques concluent que l'écoulement latéral de l'eau dans le sol peut avoir un impact important sur la façon dont les forêts riveraines réagissent au changement climatique. Les modèles utilisés pour prédire le sort futur des forêts ne tiennent généralement pas compte de ce facteur, mais ils devraient, disent les chercheurs.
"Il n'y a pas eu beaucoup d'attention sur les eaux souterraines et comment le mouvement de l'eau d'un endroit à un autre sous le sol peut avoir un impact sur les perspectives de survie des plantes, rendre certains endroits plus secs, et d'autres plus humides, " dit l'auteur principal Xiaonan Tai, Doctorat., professeur adjoint de sciences biologiques au New Jersey Institute of Technology. « Les eaux souterraines sont une source d'eau cachée pour les écosystèmes que les gens ont négligée au fil des ans :elles sont très difficiles à observer et à quantifier, juste parce que nous ne pouvons pas le voir. La contribution de notre nouvelle recherche est de commencer à caractériser les processus latéraux des eaux souterraines et à quantifier le rôle qu'ils peuvent avoir en termes d'influence sur l'avenir des forêts. »
L'étude a été publiée en juillet dans Lettres de recherche environnementale , en s'appuyant sur des thèmes de recherche que Tai a explorés en tant que doctorant. étudiant en géographie à l'Université de Buffalo, où elle a obtenu son doctorat en 2018.
Le nouveau document se concentre sur l'incorporation d'informations sur l'hydrologie souterraine dans des modèles informatiques qui prédisent le devenir futur des forêts.
« Notre recherche changera fondamentalement la façon dont la communauté de la modélisation des systèmes terrestres pensera aux impacts des futures sécheresses liées au changement climatique sur les forêts, " dit Scott Mackay, Doctorat., Professeur et chaire de géographie à l'UB et professeur d'environnement et de durabilité. « En substance, les divers modèles de végétation qui existent aujourd'hui supposent que le monde est plat. Notre modèle change l'histoire en permettant à l'eau d'être déplacée latéralement sous la surface, tout en modélisant simultanément les réponses physiologiques des arbres sur le paysage."
Une forêt de peupliers adjacente à la rivière Red Deer en Alberta, Canada. Dans une étude de 2021, les chercheurs présentent de nouvelles techniques pour modéliser l'impact du changement climatique sur les forêts riveraines de ce type. On voit sur la photo une tour de flux de covariance de Foucault, un type d'installation scientifique qui a été utilisé dans la nouvelle étude. Crédit :Laurens J. Philipsen
En plus de Tai et Mackay, les auteurs de la nouvelle étude incluent Martin D. Venturas, Doctorat., à l'Universidad Politécnica de Madrid; Paul D. Brooks à l'Université de l'Utah; et Lawrence B. Flanagan, Doctorat., à l'Université de Lethbridge. La recherche a été financée par la National Science Foundation des États-Unis.
L'article modélise l'avenir potentiel d'une forêt de peupliers riverains en Alberta, Canada, en se concentrant sur une période de 20 ans à la fin du 21e siècle. Les forêts riveraines sont des écosystèmes communs qui sont situés à côté d'un plan d'eau comme un ruisseau ou un étang.
La sagesse conventionnelle suggère qu'à mesure que les niveaux de dioxyde de carbone dans les forêts augmentent, Les minuscules pores des feuilles, appelés stomates, n'auront pas besoin de s'ouvrir aussi grand pour absorber le dioxyde de carbone dont les plantes ont besoin pour la photosynthèse. Cette, à son tour, conduira à une réduction des pertes d'eau, qui passe par les stomates.
Mais la nouvelle étude suggère que la quantité d'eau économisée pour une utilisation future pourrait ne pas être aussi importante que prévu :« Une fois que vous introduisez un écoulement d'eau latéral sous la surface, il y a encore de l'eau économisée en plus, mais cette eau économisée ne restera pas toute locale, " dit Tai. " Une partie va s'éloigner, et une fois que c'est parti, les plantes ne pourront pas l'utiliser lors de futures sécheresses."
En outre, les modèles qui ne tiennent pas compte du débit d'eau horizontal peuvent surestimer d'autres risques de mortalité, dit Mackay.
"Dans le sol, l'eau peut se déplacer dans toutes les directions des zones à forte teneur en eau aux zones à faible teneur en eau, " dit-il. " Ceci est prononcé dans les paysages montagneux parce que l'eau se déplace de haute à basse altitude, et à proximité des plans d'eau, such as one finds in river floodplains.
"By moving the water around horizontally, locations that would otherwise be very dry when the rain stops are made wetter, while areas that are typically wet can afford to give up some water without harming the plants."
The big-picture message of the research? If scientists and policymakers want to understand how riparian forests will fare in a warming world, they'll need to think more about hydrology and the hard-to-see processes that occur beneath the forest floor.
