Le changement climatique menace les fleurs sauvages du printemps en accélérant la floraison des arbres au-dessus d'elles.

Pour fleurs sauvages printanières de courte durée tel que anémone des bois (Anémone quinquefolia) et Pantalon de Hollandais (Dicentra cucullaria), le timing est primordial.Ces plantes éphémères, connues sous le nom d’éphémères, poussent dans les forêts tempérées du monde entier, feuilletant et fleurissant tôt au printemps avant que les arbres qui les surplombent ne feuilles.Sortez trop tôt et ce sera encore l’hiver ;émergeront trop tard et il fera trop d’ombre sous le couvert forestier pour que la photosynthèse essentielle ait lieu.

Au cours de leur histoire évolutive, ces plantes ont trouvé le meilleur moment pour leur survie.Mais le changement climatique modifie les conditions de croissance printanières et la vie végétale évolue en même temps.

Il existe de nombreux exemples de plantes qui modifient leur période de floraison en réponse au réchauffement des températures, comme les fleurs de cerisier s'ouvrent de plus en plus tôt chaque année.Cependant, lorsqu’une partie d’un écosystème se modifie, tous les organismes qui en dépendent réussiront-ils également à se déplacer ?Ou n'auront-ils pas de chance ?Et si les espèces interconnectées réagissaient aux changements à des rythmes différents, entraînant des perturbations dans des relations écologiques de longue date ?

Les chercheurs se posent ce type de questions sur la phénologie – le moment des événements biologiques – liés au changement climatique depuis des années.Mais la plupart des études se sont concentrées sur les interactions plantes-animaux, comme les pollinisateurs qui sortent du sol. mauvais moment pour les fleurs.Beaucoup moins ont analysé les interactions plante-plante, comme les plantes éphémères printanières qui ont besoin de temps pour pousser avant que les arbres ne feuilles au-dessus d'elles et bloquent la lumière du soleil.

Notre groupe de recherche a étudié l'inadéquation entre les fleurs sauvages du sous-étage et les arbres de la canopée autour de Concord, dans le Massachusetts, en utilisant des observations historiques enregistrées par Henry David Thoreau, l'auteur de «Walden », son récit classique de la vie dans les bois.Nous avons constaté que les arbres de Concord étaient plus sensibles aux températures printanières que les fleurs sauvages, ce qui entraînait une défoliation plus précoce des arbres. lumière disponible réduite dans le sous-étage.

Cette découverte constituait une première étape importante, mais nous voulions savoir si ces tendances persistaient dans d’autres forêts tempérées d’Amérique du Nord et de l’hémisphère Nord.Notre étude de 2023 montre que la réponse est oui.

Inadéquations nord-américaines

Pour cette recherche, nous avons utilisé des spécimens d’herbiers – des collections de plantes pressées, séchées et cataloguées.Les plantes que nous avons examinées ont été récoltées dans tout l’est de l’Amérique du Nord au cours des 100 dernières années.Nous avons évalué plus de 3 000 spécimens de plantes pressées pour déterminer le temps de feuillage des arbres et le temps de floraison des fleurs sauvages printanières.

La vaste échelle de cette étude a été rendue possible parce que les herbiers ont numérisé des millions de photographies de spécimens de plantes et les a rendus disponibles en ligne au cours de la dernière décennie.Avant que cette ressource n’existe, les chercheurs devaient se rendre dans de nombreux musées disséminés à travers le pays.

Les enregistrements météorologiques historiques sont également disponible en ligne maintenant.Cela permet aux chercheurs de déterminer les températures printanières pour l’année et le lieu où chaque spécimen a été collecté.

Notre étude nous a permis de confirmer les résultats de nos travaux à Concord.Nous avons constaté qu'à mesure que les températures se réchauffent, les arbres à feuilles caduques de l'est de l'Amérique du Nord avancent plus rapidement que les fleurs sauvages indigènes.

Par exemple, pendant les printemps plus frais, avec des températures moyennes sur 24 heures en mars et avril de 41 degrés Fahrenheit (5 degrés Celsius), les arbres ont laissé leurs feuilles 13 jours après les fleurs sauvages indigènes.Cela a donné aux fleurs près de deux semaines de plein soleil sur le sol forestier.Cependant, lors des printemps plus chauds, avec des températures moyennes de 58 F (15 C), les arbres ont laissé leurs feuilles seulement 10 jours après les fleurs sauvages indigènes.Cela a donné aux fleurs sauvages environ 25 % de temps de plein soleil en moins pendant la photosynthèse.

Alors que les températures printanières se réchauffent encore plus avec le changement climatique, nous nous attendons à ce que les fleurs sauvages aient des périodes de plein soleil encore plus courtes.Cela peut entraîner une diminution considérable de l’approvisionnement énergétique des fleurs et de leur capacité à survivre, croître et se reproduire.

Nous avons également observé que les arbres et les fleurs sauvages de la partie sud la plus chaude de leur aire de répartition avançaient respectivement plus rapidement leurs périodes de floraison et de floraison que celles des régions plus froides du nord.Dans ces zones, nous avons constaté de plus grandes différences temporelles entre les arbres et les fleurs sauvages.Cela signifie que le risque d'inadéquation phénologique, où les fleurs sauvages indigènes sont plus susceptibles d'être ombragées par les arbres, est plus grand dans le sud-est des États-Unis.que dans les régions plus au nord.

Parallèles et différences sur d’autres continents

Pour une étude de 2022, nous avons collaboré avec des collègues de Chine et d’Allemagne pour évaluer plus de 5 000 spécimens d’arbres et de fleurs sauvages collectés au cours des 120 dernières années.Nous voulions voir si les disparités phénologiques que nous avons documentées en Amérique du Nord pouvaient également se retrouver dans les forêts tempérées du Asie de l'Est et Europe centrale.

Notre équipe a trouvé un modèle commun sur les trois continents.Les arbres et les fleurs sauvages sont actifs plus tôt que par le passé, et ils le sont plus tôt dans les années et dans les endroits chauds.

Cependant, chose surprenante, nous n’avons pas constaté que la configuration des arbres en Amérique du Nord était plus sensible que celle des fleurs sauvages des deux autres continents.En Europe, les fleurs sauvages et les arbres de la canopée semblaient évoluer ensemble au fil du temps.En Asie, les fleurs sauvages du sous-étage se déplaçaient davantage que les arbres, ce qui signifie qu’elles pourraient recevoir plus de lumière, et non moins, dans un avenir plus chaud.

Les différences que nous avons constatées entre les trois régions étaient principalement dues à la variation de la sensibilité des arbres à la température.Les arbres de l’est de l’Amérique du Nord ont réagi plus fortement aux changements de température, tandis que les arbres asiatiques ont réagi moins fortement.

Ces résultats suggèrent que les arbres de l’est de l’Amérique du Nord sont devenus particulièrement sensibles à la température comme moyen de s’adapter aux conditions climatiques de cette région. climat très variable.En revanche, les arbres d’Asie de l’Est sont apparemment plus sensibles à d’autres signaux environnementaux, tels que la durée du jour, lorsqu’il s’agit du moment de leur croissance printanière.

Informer la gestion forestière

Nos résultats posent des questions pour des recherches plus approfondies.Si les températures printanières ne sont pas les principaux indicateurs déterminant les périodes de défoliation et de floraison des arbres et des fleurs sauvages en Asie de l’Est, quels sont ces indicateurs ?Comment la diminution de la luminosité printanière des fleurs sauvages dans l’est de l’Amérique du Nord affecte-t-elle leur budget énergétique et leur capacité à survivre, croître et fleurir ?

Une autre question est de savoir s’il existe des techniques de gestion pratiques, telles que l’éclaircie des arbres de l’étage dominant ou l’élimination des plantes envahissantes, qui pourraient aider les fleurs sauvages à faire face aux défis actuels du changement climatique.De telles stratégies pourraient aider les gens à apprécier et à conserver toute la gamme des plantes des forêts dont nous dépendons et chérissons dans le monde entier.