Pendant des décennies, les écologistes ont supposé que les grands arbres subissaient un désavantage inhérent en période de sécheresse. La logique semblait simple : la gravité ajoute environ 0,1 mégapascal de tension à la colonne d’eau tous les 10 mètres de hauteur, et les chemins plus longs créent plus de résistance à l’écoulement de l’eau. Les arbres plus grands, pensait-on, devraient être plus proches de la défaillance hydraulique, des bulles d’air bloquant leurs vaisseaux de transport d’eau, lorsque l’humidité du sol vient à manquer.
Une étude publiée le 2 juillet dans Science par une équipe internationale dirigée par l’Université de Cardiff et l’Université d’Exeter remet désormais en cause cette hypothèse, du moins pour les plus grands arbres à fleurs de la Terre.
« Comprendre les grands arbres est essentiel car les 1 % les plus grands stockent plus de la moitié du carbone aérien dans les forêts », a déclaré Paulo Bittencourt, auteur principal de l’étude.
Géants à l’échelle
Les chercheurs se sont concentrés sur les dipterocarps, une famille d’arbres qui domine les forêts tropicales d’Asie du Sud-Est et comprend des espèces pouvant dépasser 100 mètres. Ils ont recruté des grimpeurs professionnels qui ont utilisé des techniques de double corde pour escalader 38 arbres dans la réserve forestière de Kabili-Sepilok et la vallée de Danum en Malaisie boréenne, allant d’un peu plus de 7 mètres à 71 mètres de hauteur.
À plusieurs points le long de chaque tronc, les grimpeurs ont prélevé des échantillons et effectué des mesures directes. L’équipe a analysé l’anatomie des vaisseaux du xylème, les tuyaux microscopiques qui transportent l’eau, mesuré les potentiels hydriques des feuilles avec une chambre à pression, et déterminé la vulnérabilité à l’embolie à l’aide d’un appareil Pneumatron. Des bandes dendrométriques automatiques attachées aux troncs ont enregistré les taux de croissance à intervalles de 30 minutes, capturant la réponse des arbres à la grave sécheresse El Niño de 2023-2024.
Les résultats étaient sans équivoque. « Le système de transport d’eau des géants tropicaux appelés dipterocarps a évolué pour défier les effets de la gravité et résister au stress hydrique », a rapporté un article compagnon de Nature News & Views publié le 13 juillet.
Les arbres de toutes hauteurs ont montré les mêmes marges de sécurité hydraulique, environ 0,4 mégapascal entre leur potentiel hydrique de fonctionnement et le point où les feuilles se flétrissent. Leur vulnérabilité à l’embolie (la valeur P50, la pression à laquelle 50 % de la conductivité du xylème est perdue) n’a montré aucune corrélation avec la hauteur. Pendant la sécheresse El Niño, les arbres plus grands n’ont pas subi de réductions de croissance plus importantes que les plus petits, par rapport à leur taille.
Deux astuces
L’étude a identifié deux mécanismes qui permettent aux dipterocarps de compenser la hauteur. Premièrement, les arbres plus grands ont des vaisseaux de xylème plus larges près de leur base, essentiellement des tuyaux de plus grand diamètre qui réduisent la résistance frictionnelle sur de plus longues distances. Deuxièmement, leurs feuilles sont adaptées à un stress hydrique plus important : le point de perte de turgescence, la pression à laquelle les feuilles commencent à se flétrir, se déplace vers des valeurs plus négatives chez les arbres plus grands, leur permettant de résister à des potentiels hydriques plus bas avant de se flétrir.
« Les systèmes hydrauliques des très grands dipterocarps sont parfaitement adaptés à leur hauteur », a déclaré Lucy Rowland, auteure principale de l’Université d’Exeter. « Ils ne devraient pas souffrir plus que les petits dipterocarps exposés aux mêmes conditions de sécheresse. »
Cette découverte apporte un soutien expérimental à un modèle théorique révisé proposé par Anfodillo et al. en 2024, qui prédisait que les arbres pouvaient compenser la hauteur par des ajustements anatomiques. Avant cette étude, personne n’avait pu tester le modèle dans les plus hautes cimes des plus grands arbres tropicaux.
Plusieurs réserves s’appliquent. Les résultats sont spécifiques à une famille d’arbres dans une région ; on ignore encore s’ils s’appliquent à d’autres familles dans d’autres climats, et l’équipe étend ses travaux à l’Amazonie. L’arbre le plus grand de l’échantillon mesurait 71 mètres, mais certains dipterocarps dépassent 100 mètres, et on ne sait pas si la compensation fonctionne à ces hauteurs extrêmes. Et un seul épisode de sécheresse a été étudié ; des sécheresses répétées ou plus intenses pourraient produire des résultats différents.
Néanmoins, l’étude remet en question une hypothèse fondamentale intégrée dans certains modèles mondiaux de végétation, qui prédisent actuellement une mortalité plus élevée par sécheresse pour les grands arbres. Si le mécanisme de compensation est généralisé, ces modèles pourraient nécessiter une révision.
« Nos résultats montrent que les arbres font constamment des choses, modifiant constamment leur anatomie », a déclaré Julieta Rosell de l’Université nationale autonome du Mexique, qui n’a pas participé à l’étude. « Et cela donne une perspective différente des arbres parce qu’ils semblent si silencieux. »
Source : Bittencourt, P., Scheire, A., Jotan, P. et al. « Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees. » Science 393(6806), 60-64 (2026). DOI : 10.1126/science.aea9013
Traduit par Lydie