Le changement climatique retarde l'arrivée du feuillage automnal

Dans les forêts qui bordent la côte est des États-Unis, l’automne est une période particulière. L’air est frais, les journées encore chaudes et les feuilles des arbres se parent de rouge et d’or, offrant une spectaculaire débauche de couleurs. Un événement qui générerait 30 milliards de dollars (environ 29,8 milliards d’euros) de revenus touristiques du Maine à la Caroline du Sud.

« Nos montagnes sont d’une manière générale sublimes, se vante Larry Deane, un photographe professionnel qui vit dans les contreforts des montagnes Blue Ridge, en périphérie d’Asheville, dans l’État de la Caroline du Nord. Mais elles deviennent tout simplement féériques lorsque vous les associez aux couleurs vives de l’automne ».

Ce spectacle est toutefois menacé par le changement climatique, et les automnes plus doux qui en résultent.

Entre 2014 et 2021, l’hémisphère nord a connu ses huit mois d’octobre les plus chauds jamais enregistrés. Dans le nord-est des États-Unis, une région réputée pour le changement de couleur des feuilles, la hausse des températures automnales est plus rapide que nulle part ailleurs en Amérique du Nord.

Du Vermont à la Caroline du Nord, le feuillage revêt ses couleurs d’automne plus tard, une tendance à long terme qui a retardé le changement de couleur des feuilles de plus d’un mois depuis le 19^e siècle selon une étude récente menée par des chercheurs de l’université George Mason sur les érables. Outre les températures, ce phénomène s’explique également par le manque de précipitations, les conditions météorologiques extrêmes et les infestations par les insectes. Tous ces facteurs sont influencés par le changement climatique, ce qui rend le pic du changement de couleur des feuilles difficile à prévoir.

Les retards de coloration des feuilles associés au climat perturbent également les cycles annuels de croissance et de repos des arbres. Leurs implications pour les forêts (et donc la bonne croissance des arbres, leur zone d’implantation et leur efficacité à stocker le carbone) sont pour l’heure inconnues.

« Le calendrier du changement de couleur des feuilles, mais aussi par le fait qu’il pourrait présager ou non un effondrement de certaines forêts, doit nous inquiéter, explique Rebecca Forkner, écologue à l’université George Mason. Personne ne veut être alarmiste, mais nous comprenons que, par ces changements, les plantes nous indiquent que quelque chose cloche ».

Des promeneurs profitent du spectacle offert par les arbres et leur feuillage doré à Central Park, New York. La ville connaît des températures automnales supérieures à la moyenne, une tendance qui devrait se poursuivre à l’avenir selon les scientifiques.

UN REPOS BIEN MÉRITÉ

Tout comme nous, les arbres doivent se préparer à affronter le froid de l’hiver. Pendant le printemps et l’été, leurs feuilles produisent un pigment vert appelé chlorophylle, qui capte la lumière du soleil, fournissant ainsi aux arbres l’énergie nécessaire à la production de sucres et glucides dont ils ont besoin pour grandir et survivre.

La chute des températures et les journées plus courtes signalent la fin de la saison de croissance. Les arbres cessent alors de produire de la chlorophylle et absorbent les nutriments restants pour se constituer des réserves en vue de l’hiver.

Dissimulées sous cette chlorophylle pendant tout le printemps et l’été se trouvent des substances chimiques à la teinte orange et jaune, lesquelles apparaissent lorsque les arbres entrent en dormance. Les jours qui raccourcissent et la baisse des températures poussent aussi certaines essences, dont les érables rouges et les érables à sucre, à produire des anthocyanes de couleur rouge. Selon les scientifiques, ces composés s’apparentent au manteau d’hiver d’une feuille. Ils protègent les arbres du froid tout en leur permettant d’absorber les derniers nutriments encore présents dans les feuilles avant qu’elles gèlent.

Connu sous le nom de sénescence, le processus qui aboutit à la chute des feuilles est perturbé par le changement climatique, de façon plus ou moins conséquente selon les essences, avec des conséquences inconnues.

« Les plantes ont une incroyable capacité à faire face aux éléments », explique Rebecca Forkner, même si, pour l’heure, les scientifiques ignorent les limites de l’aptitude des arbres à s’adapter. « S’ils n’absorbent pas leurs nutriments autrement, nous pourrions observer certains problèmes dans nos forêts, mais il est encore trop tôt pour le savoir. Nous manquons de chercheurs pour étudier la question ».

Dans le parc national d’Acadia dans le Maine, les scientifiques ont noté l’existence d’un lien éventuel entre les nuits chaudes de septembre et l’arrivée tardive des couleurs automnales des feuilles.

« C’est le signal le plus important que nous ayons observé », estime Stephanie Spera, scientifique spécialiste de l’environnement à l’université de Richmond qui étudie la décoloration des feuilles dans le parc. La saison tout entière est menacée. Je pense qu’elle devient de plus en plus courte. Le printemps arrive plus tôt. Tout est chamboulé ».

Au cours du siècle dernier, les températures dans le parc ont augmenté de 0,5 °C. Les arbres et les autres plantes ressentent ce changement. Une espèce végétale sur cinq répertoriée dans le parc il y a un siècle a aujourd’hui disparu.

À Wernersville, en Pennsylvanie, les feuilles d’érable se parent d’une couleur rouille avec l’arrivée d’octobre et des températures plus fraîches. La couleur rouge des feuilles est due à des substances chimiques appelées anthocyanines, qui aident les arbres à absorber les nutriments présents dans les feuilles avant l’hiver.

DES CONSÉQUENCES ENCORE INCONNUES

Afin de jeter un regard rétrospectif sur les changements de couleur des feuilles, Rebecca Forkner et Alexis Garretson, désormais doctorant au laboratoire Jackson dans le Maine, se sont tournés vers les herbiers, ces collections de végétaux tenues par les universités et autres établissements. En passant en revue les documents numérisés de feuilles d’érable ramassées dans le centre et l’est des États-Unis depuis le 19^e siècle, les deux chercheurs ont découvert que la première coloration des feuilles à l’automne avait reculé d’environ six heures par an depuis 1880. Sur plus d’un siècle, cela représente un décalage de plus d’un mois.

« Nous pensions tous deux voir un changement assez conséquent, mais nous avons été surpris par son ampleur », reconnaît Alexis Garretson.

En étudiant les feuilles à la recherche de dommages causés par des pathogènes ou des animaux herbivores, les deux scientifiques ont également constaté que ceux-ci se sont aggravés avec le temps. Ils semblent être associés à la multiplication des sécheresses estivales, ainsi qu’au changement plus tardif de couleur des feuilles, qui elles tombent plus tôt. En effet, les feuilles abîmées ont tendance à tomber jusqu’à trois semaines avant celles qui sont saines.

Grâce aux températures qui restent douces plus longtemps et à l’arrivée plus précoce du printemps, les arbres connaissent aussi des phases de croissance plus longues et des périodes de transition plus courtes entre les journées chaudes et le grand froid. L’automne devenant plus court, les scientifiques craignent que les arbres n’aient pas le temps de finir d’absorber les sucres et glucides encore présents dans leurs feuilles vertes avant les premières gelées.

« Des gelées soudaines pourraient causer beaucoup de tort. Les arbres ne sont pas encore acclimatés et les feuilles tombent avant qu’elles ne soient vidées de tous leurs nutriments », avertit Howard Neufeld, biologiste à l’université d’État des Appalaches.

Un phénomène qui pourrait avoir des conséquences sur la croissance des arbres au printemps suivant. Comme l’explique Rebecca Forkner, le processus de changement de couleur des feuilles s’apparente pour un arbre à « aller au supermarché et acheter toute la nourriture dont il a besoin pour l’année prochaine. S’il ne le fait pas, sa longévité est menacée ».

Comme si cela ne suffisait pas, l’impact du changement climatique sur les arbres a des effets sur le climat. Les forêts absorbent environ 30 % de toutes les émissions de dioxyde de carbone émises chaque année. Si leur santé décline, cela pourrait entraîner une diminution de leurs bénéfices climatiques.

« Ces écosystèmes nous protègent des pires conséquences du changement climatique », confie Mukund Palat Rao. Ce climatologue à l’Observatoire terrestre Lamont-Doherty de l’université de Columbia étudie la période du changement de couleur des feuilles pour mieux comprendre ses effets sur le cycle du carbone. « Si les forêts n’absorbent plus aussi bien le CO2, que va-t-il advenir du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère ? », s’interroge-t-il.

Selon lui, nul ne sait exactement quelle quantité de carbone les arbres peuvent absorber. Et une période de croissance plus longue n’est pas forcément synonyme d’un bénéfice climatique plus important. Une étude récente portant sur des arbres européens a ainsi démontré, tout comme Rebecca Forkner et Alexis Garretson, que le changement climatique provoque une chute anticipée des feuilles, ce qui pourrait réduire la quantité de carbone que les forêts captent dans l’atmosphère.

« Les arbres entrent en dormance plus tôt à cause des épisodes de sécheresse ou des conditions météorologiques extrêmes, explique Paul Schaberg, phytobiologiste pour le Service des forêts des États-Unis. S’il fait très, très sec, ils perdent leurs feuilles en août ».

UN APERÇU DES CHANGEMENTS À VENIR

Certaines essences pourraient avoir moins de mal à s’adapter au changement climatique que d’autres. Celles qui n’y parviendront pas mourront et disparaîtront du paysage, lequel pourrait être totalement changé à l’automne. Comme les arbres qui produisent des pigments rouges se trouvent généralement dans des contrées plus septentrionales, certains scientifiques pensent que la palette des couleurs automnales pourrait tirer de plus en plus sur le doré à des latitudes méridionales.

« Avec la hausse des températures en Nouvelle-Angleterre, les érables à sucre se déplaceront vers le nord pour trouver des températures plus fraîches. Le sirop d’érable du Vermont pourrait bien être remplacé par du sirop d’érable de Toronto », confie Howard Neufeld.

Pour l’heure, les automnes continueront certainement à être plus chauds, comme c’est le cas avec le printemps, l’été et l’hiver.

« Cela fait partie d’une tendance que nous observons depuis plusieurs décennies. C’est ça le changement climatique : des événements isolés qui s’inscrivent dans une tendance à long terme », explique Benjamin Cook, climatologue à l’université de Columbia. L’automne [2021] a été très doux à New York. Dans 30 ans, il pourrait être considéré comme froid ».

Selon Howard Neufeld, le spectacle annuel du changement de couleur des feuilles est l’occasion de réfléchir à cette tendance. « L’automne offre les meilleures conditions météorologiques. L’air est frais, vivifiant. Le spectacle des feuilles changeant de couleur est une période importante pour le tourisme, déclare-t-il. Plus nous serons nombreux à admirer la nature et à prendre conscience de sa fragilité, plus des actions favorables à sa protection sont susceptibles d’être entreprises ».

Cet article a initialement paru le 24 novembre 2021 sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.