Adaptation phénologique du pin d'Alep au changement climatique -

Face aux nouvelles menaces liées au changement climatique (stress hydrique, nouveaux ravageurs...) les arbres doivent mettre en place différentes stratégies pour s'adapter. Dans cet article, les auteurs nous présentent les résultats les plus récents en matière d'adaptation phénologique, en prenant pour objet d'étude le pin d'Alep. Ils constatent ainsi plusieurs perturbations dans les cycles de croissance de cette espèce

Impact des sècheresses extrêmes sur la croissance du Pin d'Alep Pinus halepensis Mill.

The Mediterranean basin is particularly concerned by climate change, with a faster warming than in most other continental areas, associated with a reduction of rainfall during the growth season. This trend may become more marked in the future. This region represents a model for climate change studies. Aleppo pine is widely distributed in the Mediterranean forest. The aim of this study was to characterize its architecture in relation with climate variability (temperatures and precipitations) over the last 14 years. Since 1995, shoot length, branching rate, female flowering rate (cones), polycyclism and needle length has significantly decreased. Current- and previous year precipitations had a great influence on pine growth. Taken separately, 2003 (scorching heat) and 2007 (Le bassin méditerranéen particulièrement concerné par le changement climatique avec un réchauffement supérieur à la moyenne Européenne et mondiale et une baisse des précipitations durant la saison de végétation. Cette tendance devrait s'accentuer dans le futur. Cette région est présentée comme un modèle pour l'étude des changements climatiques. Le but de cette recherche était d'étudier l'évolution architecturale du pin d'Alep (Pinus halepensis Mill.), espèce très présente en forêt méditerranéenne, en relation avec les variations de températures et de précipitations au cours des 14 dernières années. Depuis 1995, la longueur des pousses, le taux de ramifications, le taux de fructification, le taux de polycyclisme et la taille des aiguilles ont significativement diminué. Les précipitations et températures de l'année précédente ont une grande influence sur la croissance des pins, parfois plus que celles de l'année courante. Les années 2003 (canicule) et 2007

Des processus fondamentaux de la croissance des arbres souffrent du changement climatique. L'exemple du pin d'Alep dans le sud-est de la France.

International audiencePlant architecture processes are commonly neglected in the studies about climate change impact. In terms of biomass, primary growth (i.e. lateral and principal twig growth) and leaf production are far more important than secondary growth (i.e. radial growth). Polycyclism, or the ability for a plant to produce several flushes in the same growth season, is a key process of plant development. Aleppo pine is a good model to study polycyclism: it is known to produce up to four annual flushes in one growth season: one to three in spring and sometimes one after summer drought. Architectural development i.e. ranching rate, annual branch length growth and number of needles and fruiting are positively correlated with the production of multiple flushes per year. These tree growth processes are likely to be impacted by the anticipated climate trend over the next century, particularly repeated and more severe water stresses, However, Aleppo pine architecture is not well-described in the literature and an important lack of knowledge prevents any possible prediction for the 21st century. Thus, the objectives of this study were (i) to describe architectural processes on Aleppo pine in the Mediterranean region for the last 15 years, (ii) to untangle interrelationship between climate and twig status in the evolution of tree architecture and (iii) to look for a possible impact of climate change. Since 1998, climate was far hotter and drier than normal in South-eastern France: each process of tree architecture was significantly affected, particularly after 2003 heat-wave, which delayed effect remains till 2008, exacerbated by repeated droughts. Morphologically, polycyclism is primarily influenced by twig vigour, hierarchy and position (low, middle or top crown). Climatically, tree architectural development for a given year depends mainly on water availability in preceding growth season and to a less extent on rainfall during winter and summer temperatures of current and preceding year, both contributing to water balance.Les processus d'architecture végétale sont généralement négligés dans les études de l'impact de changement climatique. En termes de biomasse, la croissance primaire, c'est-à-dire la croissance des pousses latérales et principale et la production de feuille, est beaucoup plus importante que la croissance secondaire (c'est-à-dire la croissance radiale du tronc et des branches). Le polycyclisme, c'est à dire la capacité pour une plante de produire plusieurs unités de croissance dans la même saison de végétation, est un processus clef du développement végétal. Le Pin d'Alep est un bon modèle pour étudier le polycyclisme : il produit jusqu'à quatre unités de croissance dans une saison de végétation : une à trois au printemps et parfois une après la sécheresse d'été. Le développement architectural c'est-à-dire le taux de ramification, la croissance annuelle en longueur des branches et le nombre d'aiguilles et de fruits est positivement corrélée avec le nombre d'unités de croissance. Ces processus de croissance des arbres vont probablement être perturbés par la le climat prévu au cours du siècle à venir, particulièrement les stress hydriques plus sévères et répétés. Cependant, l'architecture du pin d'Alep n'est pas bien décrite dans la littérature et le manque de connaissances empêche toute prédiction pour le 21ème siècle. Les objectifs de cette étude étaient (i) de décrire les processus architecturaux sur le pin d'Alep dans la région méditerranéenne pendant les 15 dernières années, (ii) de comprendre l'interaction entre le climat et le statut des rameaux dans l'évolution de l'architecture des arbres et (iii) de chercher un impact possible du changement climatique. Depuis 1998, le climat a été beaucoup plus chaud et sec que la normale dans le du Sud-est de la France: les processus architecturaux ont été significativement affectés, particulièrement après la canicule de 2003, dont les effets se sont fait sentir jusqu'en 2008, renforcés par des sécheresses répétées. Morphologiquement, le polycyclisme est principalement sous l'influence de la vigueur des rameaux, de leur statut hiérarchique (axe principal ou secondaire) et de leur position dans le houppier (bas, milieu ou haut). Le développement architectural une année donnée dépend principalement de la disponibilité en eau dans la saison de végétation précédente et, dans une moindre mesure, des précipitations d'hiver et des températures d'été de l'année précédente et de l'année courante, les deux contribuant au bilan hydrique

L'impact du changement climatique sur l'architecture des arbres peut contribuer au dépérissement des forêts

International audienceThe impact of repeated droughts on tree architecture was studied in South-eastern France from 1995 to 2010. For all of six studied species, a fall occurred in branching rate, and for concerned species a reduction of polycyclism rate. The size and number of leaves were also significantly reduced. The simplified architecture limits the capacity of trees to explore available space and contributes to a low LAI and crown transparency. For evergreen species, small leaves also limit the potential maximum LAI for 3 to 8 years according to their life span. Together, light architecture and smaller leaves or needles may cut by more than 50% and for several years the potential LAI after repeated bad years. This may contribute to carbon shortage and starvation up to many years after climatic accidents. For some species, long series allowed untangling the relationship between architecture parameters and climate parameters (monthly or seasonal) from current and previous years. The models showed that crown development should be significantly reduced in the future. Architectural parameters appeared to be directly linked to tree vigour, and could be good indicators of tree health. The simplification of architecture can be considered as an early warning of potential dieback

Impact du changement climatique sur le développement architectural et la surface foliaire des arbres

International audienceThis paper demonstrate that tree architectural development of is highly dependent on climate variations and accidents, particularly at the level of their branch ramification rate and polycyclism. Similarly, the number, size and life span of leaves on a twig vary annually with the climate. By means of a growth simulator, we show that the deficit of branches linked to climate extremes (scorching heats, strong or repeated droughts) can limit during many years the resilience of tree leaf area, and contribute to their decline or durably limit their growth.Cet article montre que le développement architectural des arbres est très dépendant des variations et accidents climatiques, notamment au niveau du taux de ramification et du polycyclisme. De même, le nombre, la taille et la durée de vie des feuilles sur un rameau varient annuellement avec le climat. A l'aide d'un simulateur de croissance, nous montrons que le déficit de branches lié à des extrêmes climatiques (canicules, sécheresses fortes ou répétées) peut limiter durant de nombreuses années la résilience de la surface foliaire des arbres, et contribuer ainsi à leur dépérissement ou à limiter durablement leur croissance

Impact du changement climatique et des événements extrêmes sur l'architecture des arbres : implication sur les dépérissements de forêts

International audienceGlobal climate models agree in predicting a warmer climate on most continental areas, with more frequent extreme events such as heat waves and repeated or exceptional droughts. By increasing drought stress, global warming is a direct threat to forest health and survival in all types of forest ecosystems around the world. Two physiological mechanisms can be involved, separately or simultaneously, in tree decline or mortality during these stressing events: hydraulic failure and carbon starvation. Study goals: We present a study performed as an international effort to understand the influence of climate change and extreme events on the architectural development of forest trees, mainly conifers, in several countries. We discuss its potential contribution to forest decline and die-back. Fourteen conifers and one broadleaved species from Europe, USA and Canada were studied with the same protocol. In 47 sites as a whole, nearly 11000 twigs, from 2300 branches of 470 trees were sampled between 2005 and 2014, some of them repeatedly every year or few years. Branch and trunk length growth, architectural development (branching and polycyclism rates) and reproduction were retrospectively measured from morphological markers over a period of 10 to 45 years according to species. Needle or leaf number per growth unit, size and life span were measured on a subsample of twigs. Study sites include four experimental designs with climate manipulation in controlled conditions: rain exclusion, irrigation or heating and combinations of heat and drought on one of them. A phenological survey was performed on three of them to monitor monthly tree architectural development. Study sites cover conditions going from the limit of the desert to the tree line in mountains. We developed a generic architectural model for conifer trunks or branches, based on the relationships between climate and all measured parameters of tree architecture and needles. It aims at simulating the immediate consequences and after-effects of climate stresses on tree architecture and leaf area, for 10-year periods. In both Europe and Northern America, repeated or extreme droughts, heat waves and other stresses considerably reduced tree and branch vigour for all species at all sites, leading to reduced branch length and tree height growth, low polycyclism and branching rates, shorter and narrower than normal needles or leaves, and small number of needles or leaves per growth unit. A strong reduction of the life span of leaves and needles for evergreen species was also measured. Thus a significant leaf area deficit was observed and modelled during or just after but also several years after severe stresses. Two mechanisms explained the long lasting legacies of these stresses: (i) the slow recovery of the number of active twigs, due to the twig deficit induced by a low branching rate during and after the stress, limiting the number of leaves and needles, and (ii) the persistence, for many years on some species, of the cohorts of small leaves and needles formed in the bad years. The long lasting reduction of tree leaf area may contribute to carbon shortage and, in extreme cases, to delayed die-off by carbon starvation