Réchauffement climatique : les forêts absorberont-elles vraiment davantage de CO₂ ? Une étude en doute

Le réchauffement climatique allonge la période de croissance des forêts, un phénomène dont on pensait qu’il pouvait renforcer leur rôle de puits de carbone. Une étude internationale à laquelle ont participé la Station expérimentale du Zaidín (EEZ-CSIC) et l’Institut pyrénéen d’écologie (IPE-CSIC) conclut toutefois que la vitesse de croissance des conifères influe davantage sur la production de bois que la durée de cette période. La sécheresse liée au changement climatique pourrait ainsi compenser, voire annuler, le gain potentiel d’absorption du dioxyde de carbone (CO₂). Publiés dans Science, ces travaux remettent en question l’une des hypothèses les plus répandues sur le rôle des forêts comme puits de carbone dans un climat qui se réchauffe.

Les forêts jouent un rôle essentiel dans la lutte contre le changement climatique : les arbres captent le CO₂ présent dans l’atmosphère et le stockent pendant des années, voire des siècles, dans leur bois. Lorsque les températures augmentent, leur période de croissance s’allonge, ce qui pourrait leur permettre de produire davantage de bois et de stocker plus de carbone. D’où l’idée que les forêts pourraient absorber encore plus de CO₂ à l’avenir. La réalité est cependant plus complexe.

L’étude a examiné la formation du bois chez des conifères provenant de plus d’une centaine de forêts, des régions boréales aux zones semi-arides. Elle montre que disposer de plus de temps pour croître ne suffit pas. La quantité de bois produite, et donc de carbone stocké, dépend surtout de la vitesse à laquelle les arbres fabriquent de nouvelles cellules de bois.

Les résultats montrent que, si le réchauffement prolonge la période de croissance, des conditions de plus en plus sèches peuvent contrebalancer cet effet. Les chercheurs ont également constaté que la production de bois n’augmente avec la température que jusqu’à un certain seuil. Au-delà, le manque d’eau ralentit la croissance des arbres et réduit leur capacité à fixer le CO₂. Dirigée par Antoine Cabon, de la Station expérimentale du Zaidín (EEZ-CSIC) et de l’Institut fédéral suisse de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL), l’étude suggère donc que les effets positifs d’une période de croissance plus longue pourraient être compensés, voire disparaître, si la hausse des températures s’accompagne d’une aridité accrue.

Un jeu de données unique

Cette conclusion repose sur l’analyse de plus de 50 000 échantillons de bois prélevés dans des forêts de conifères sur quatre continents. Des températures plus élevées prolongent la période pendant laquelle les arbres forment des cellules de bois, mais cela ne se traduit pas toujours par une production annuelle plus importante.

« La constitution de ce jeu de données unique a demandé un long travail collectif. Les chercheurs de chaque institut partenaire ont prélevé régulièrement des échantillons de bois pendant plusieurs périodes de croissance. De retour au laboratoire, chaque échantillon a été préparé, photographié au microscope et analysé cellule par cellule », explique Antoine Cabon.

Les chercheurs ont suivi la formation de nouvelles cellules de bois dans les cernes les plus externes des arbres, un processus appelé xylogenèse. « En observant les échantillons au microscope, nous pouvons déterminer précisément quand les arbres produisent activement du bois, savoir quand ce processus commence et se termine, et mesurer la vitesse à laquelle ils fabriquent de nouvelles cellules », précise Cabon.

Parmi les sites étudiés figure la vallée du Lötschental, en Suisse, où des échantillons de bois sont prélevés chaque semaine pendant la période de croissance depuis vingt ans. « Ces observations fréquentes, menées sur une aussi longue période, sont extrêmement rares et précieuses. En suivant les mêmes arbres pendant de nombreuses années, nous pouvons reconstituer la façon dont la formation du bois réagit à l’évolution des conditions environnementales », souligne Patrick Fonti, dendrochronologue à l’Institut fédéral suisse de recherches sur la forêt, la neige et le paysage, qui a coordonné ce suivi hebdomadaire.

Le seuil des six degrés

Les chercheurs ont découvert que la vitesse à laquelle les arbres produisent de nouvelles cellules de bois pèse davantage sur leur croissance annuelle que la durée de la période pendant laquelle ces cellules se forment. La température agit différemment sur ces deux facteurs : des conditions plus chaudes tendent à prolonger la période de croissance, mais le rythme de production des cellules n’augmente pas indéfiniment. Au-delà d’une température annuelle moyenne d’environ 6 °C, la production de cellules de bois commence même à diminuer, probablement en raison d’une moindre disponibilité en eau. Autrement dit, avoir plus de temps pour pousser ne garantit pas une production annuelle de bois plus élevée lorsque l’eau vient à manquer.

Ce résultat aide à comprendre pourquoi l’allongement de la période de croissance n’a pas les mêmes effets dans toutes les forêts. Dans les forêts boréales, où les basses températures limitent la croissance, le réchauffement peut permettre aux arbres de pousser plus longtemps et plus vite.

À l’inverse, dans les forêts tempérées et méditerranéennes, la hausse des températures et la raréfaction de l’eau réduisent le bénéfice potentiel d’une période de croissance plus longue : la production de nouvelles cellules de bois ralentit.

Les forêts dans un climat plus chaud

« Si le réchauffement se poursuit, même les forêts boréales pourraient voir leur production de bois ralentir et perdre les bénéfices d’une période de croissance plus longue. Nos résultats montrent qu’il faut prendre en compte non seulement la durée de la formation du bois, mais aussi sa vitesse, pour prévoir comment les forêts réagiront au réchauffement climatique », estime Cabon, qui travaille actuellement à la Station expérimentale du Zaidín dans le cadre du programme Ramón y Cajal.

Ainsi, les résultats de cette étude internationale remettent en question l’idée selon laquelle des périodes de croissance plus longues amélioreraient nécessairement le stockage du carbone dans les forêts et contribueraient, par conséquent, à atténuer le changement climatique.

« Même si le stockage du carbone ne dépend pas uniquement des cellules du xylème, une formation plus lente du bois réduit, à terme, la capacité des forêts à jouer leur rôle de puits de carbone », conclut Patrick Fonti.