La phénologie des plantes est contrôlée par les conditions environnementales locales telles que les conditions météorologiques ou les propriétés du sol. Dans les régions tempérées et boréales, la variation saisonnière de la phénologie des arbres est principalement dominée par les changements de températures au cours de l’année [1]. Par exemple, le débourrement et le développement foliaire sont contrôlés par les températures de printemps [2], couramment appelé « forçage », et quantifié par l’accumulation des températures journalières au-dessus d’un certain seuil au cours de la présaison (période précédant le débourrement). Au contraire, la sénescence foliaire est en partie contrôlée par l’occurrence des températures froides en automne [3].
Pour cette raison, l’augmentation des températures au cours ces dernières décennies à progressivement mené à un allongement de la période de croissance de la végétation en avancement la date de débourrement au printemps et en reculant la date de senescence en automne [4,5]. Cependant, la sensibilité de la végétation aux changements de température est complexe et hétérogène, avec des variations observées selon les essences et les régions considérées [6]. De plus, de récentes analyses suggèrent une diminution de la sensibilité des forêts Européennes aux augmentations de température [7].
En effet, la phénologie des arbres n’est pas uniquement gouvernée par la température, mais est co-limitée par des facteurs multiples. Le développement foliaire d’environ 35 % des essences de l’hémisphère Nord est directement contrôlé par la lumière, effet qui fût proposé comme un mécanisme de protection contre les gelées tardives au printemps [8]. La disponibilité en eau du sol a été proposé comme contrôle du développement foliaire dans les régions arides et semi-arides [9], mais aussi comme un contrôle de la senescence foliaire en général [3,10]. En plus d’un contrôle météorologique, plusieurs observations ont mis en lumière un effet de la composition et de la disponibilité en nutriments du sol [11], ainsi que de la saisonnalité des processus sur la phénologie des arbres. Par exemple, les températures d’été peuvent impacter la senescence foliaire en automne et le processus de débourrement l’année suivante [12].
La phénologie des arbres est adaptée aux conditions environnementales passées [13]. L’hétérogénéité des réponses phénologiques induites par les co-limitations environnementales et les changements nous empêche de tirer des conclusions claires quant aux capacités de la végétation à faire face à ces changements. Afin de lever cette incertitude, nous devons rapidement acquérir des observations concomitantes de la phénologie, de la météorologie locale et de la propriété des sols sur le long terme et à large échelle.
Ce graphique représente l’évolution du verdoiement de la canopée (vert) en parallèle des températures moyennes (°C), de l’ensoleillement (W/m²) et des precipitations (mm) journalières pour l’année 2016. (Exemple issue des données PhenoCam et CRU-NCEP, forêt de Duke, US.) Cliquer sur le nom de la variable dans la légende pour ajouter/masquer la courbe correspondante.
[1] Schwartz, M. D. & others. Phenology: an integrative environmental science. (Springer, 2003)
[2] Hänninen, H. & Kramer, K. A framework for modelling the annual cycle of trees in boreal and temperate regions. Silva Fenn. 41, 167–205 (2007).
[3] Delpierre, N. et al. Modelling interannual and spatial variability of leaf senescence for three deciduous tree species in France. Agric. For. Meteorol. 149, 938–948 (2009)
[4] Cleland, E. E., Chuine, I., Menzel, A., Mooney, H. A. & Schwartz, M. D. Shifting plant phenology in response to global change. Trends Ecol. Evol. 22, 357–365 (2007)
[5] Peñuelas, J. & Filella, I. Responses to a warming world. Science 294, 793–795 (2001).
[6] Wang, S. et al. Temporal trends and spatial variability of vegetation phenology over the Northern Hemisphere during 1982-2012. PloS One 11, e0157134 (2016)
[7] Fu, Y. H. et al. Declining global warming effects on the phenology of spring leaf unfolding. Nature 526, 104–107 (2015).
[8] Zohner, C. M., Benito, B. M., Svenning, J.-C. & Renner, S. S. Day length unlikely to constrain climate-driven shifts in leaf-out times of northern woody plants. Nat. Clim. Change 6, 1120 (2016)
[9] Peñuelas, J. et al. Complex spatiotemporal phenological shifts as a response to rainfall changes. New Phytol. 161, 837–846 (2004).
[10] Xie, Y., Wang, X. & Silander, J. A. Deciduous forest responses to temperature, precipitation, and drought imply complex climate change impacts. Proc. Natl. Acad. Sci. 112, 13585–13590 (2015).
[11] Classen, A. T. et al. Direct and indirect effects of climate change on soil microbial and soil microbial-plant interactions: What lies ahead? Ecosphere 6, 1–21 (2015).
[12] Fu, Y. S. et al. Variation in leaf flushing date influences autumnal senescence and next year’s flushing date in two temperate tree species. Proc. Natl. Acad. Sci. 201321727 (2014).
[13] Peaucelle et al. Spatial variance of spring phenology in temperate deciduous forests is constrained by background climatic conditions. Nat. Comm. (2019) (Accepcted)