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Palm hydraulics linking biodiversity and functioning of tropical forests under climate change

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Le système hydrique des palmiers apporte un nouvel éclairage sur la réaction des forêts face au changement climatique

Des scientifiques financés par l’UE nous aident à mieux voir les arbres qui cachent la forêt tropicale. Les premières observations jamais réalisées de la réaction des palmiers à la sécheresse auront d’importantes implications en matière de modélisation du changement climatique.

Changement climatique et Environnement
Alimentation et Ressources naturelles

Les forêts, et particulièrement les forêts tropicales, jouent un rôle essentiel dans la modulation du climat. Elles sont à leur tour fortement impactées par le climat du fait de leur rôle prépondérant dans les cycles du carbone et de l’eau. Toutefois, les modèles climatiques actuels ne prennent pas en compte les espèces de plantes de manière individuelle. Bien que les palmiers soient «hyperdominants» dans les forêts tropicales, nous en savons très peu sur leurs mécanismes de transport de l’eau. Avec le soutien du programme Marie Curie, le projet PalmHydraulics s’est attaché à tirer parti des technologies de pointe afin de mettre en évidence le fonctionnement hydrique unique des palmiers et son lien avec leur distribution et leur densité en fonction du climat. Surmonter les obstacles Bien que certaines espèces soient largement sous-représentées en Europe, les jardins botaniques et les herbiers regorgent d’une multitude de collections de palmiers vivants et d’échantillons séchés. PalmHydraulics, sous l’égide des Jardins botaniques royaux de Kew, entité coordinatrice du projet, a pu mettre ces trésors à profit. Une fois obtenus les objets de l’étude, les scientifiques se sont penchés sur ce qui les intéressait: la cause du phénomène de l’embolie. Chez les plantes, l’embolie ou obstruction des flux est provoquée par la rupture d’une colonne d’eau qui se produit quand la tension dans les vaisseaux du xylème devient trop forte. L’embolie interrompt la circulation entre les racines et les feuilles et les autres parties aériennes. L’origine de l’embolie chez les plantes est une des pièces essentielles du puzzle du changement climatique dans la mesure où ce phénomène est souvent un réflexe de survie dans les environnements arides. Toutefois, étudier in vivo la circulation des fluides chez les plantes constitue en soi un véritable défi. Le simple fait de sectionner une plante fait tomber à zéro la tension hydrique auparavant extrêmement forte, provoquant la disparition totale du phénomène étudié. Afin de surmonter cet obstacle, les chercheurs du projet PalmHydraulics ont tiré avantage de deux avancées technologiques récentes. Bénéficiaire de la subvention attribuée, Thaise Emilio explique: «Une technique novatrice de visualisation optique mesurant la transmission de lumière dans les vaisseaux nous a permis d’observer le phénomène d’embolie et d’estimer quelles sont les formations induites par la sécheresse chez certaines espèces, chose que les précédents modèles n’avaient pas permis de faire.» L’équipe a également profité d’un accès à un synchrotron de pointe pour réaliser en quelques minutes des tomographies des plantes aux rayons X avec une précision micrométrique. Obtenir des images du processus d’assèchement de palmiers intacts puis reconstituer ce processus en 3D leur a permis d’observer pour la première fois ce qui se passe dans les palmiers au cours de la dessiccation. De nouvelles perspectives sur la réaction des palmiers en l’absence d’eau Ces techniques in vivo de pointe ont permis aux scientifiques de démontrer que les palmiers peuvent être aussi résistants aux embolies induites par la sécheresse que d’autres plantes à fleur et conifères issus des mêmes biomes. En outre, les chercheurs ont montré que le mécanisme à l’origine de leur résistance à la sécheresse consiste à retarder l’apparition de l’embolie, qui est liée à la capacité de transport des tissus. Les études de la distribution mondiale et des caractéristiques des palmiers ont démontré que ceux-ci tendent à coloniser les biomes chauds et humides. Par ailleurs, Thaise Emilio affirme que, contrairement aux attentes, «les palmiers situés dans les biomes plus secs présentent des caractéristiques qui maximisent la transpiration, suggérant qu’ils sont équipés pour utiliser une grande quantité d’eau afin de garder la température de leurs feuilles sous contrôle, et non pour économiser l’eau comme le font d’autres plantes dans les habitats chauds et secs». Outre le fait qu’ils améliorent notre connaissance fondamentale du fonctionnement hydrique des palmiers, les résultats du projet auront une valeur pratique pour l’industrie et pour sécuriser l’approvisionnent alimentaire (les noix de coco, les dates et les baies d’açaï proviennent de différentes espèces de palmiers). Et peut-être plus important encore, le climat mondial est fortement dépendant du bon fonctionnement des forêts tropicales dans lesquelles le rôle des palmiers reste prédominant. Les résultats de PalmHydraulics permettront d’améliorer les modèles de système terrestre pour les prévisions météorologiques et la modélisation climatique, apportant ainsi des réponses aux problématiques pressantes liées au changement climatique mondial.

Mots‑clés

PalmHydraulics, palmiers, plante, climat, embolie, eau, arbres, forêts tropicales, changement climatique, sécheresse, biome, hydrique, in vivo

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