Il y a environ 56 millions d’années, une poussée d’activité volcanique libéra d’importantes quantités de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, provoquant une hausse rapide de la température de la Terre. Une nouvelle enquête sur cet ancien épisode de réchauffement planétaire apporte un éclairage sur la façon dont les forêts ont réagi — et un avertissement sévère pour notre avenir.
L’étude, publiée aujourd’hui dans la revue Science, suggère que les forêts se sont considérablement clairsemées pendant le Maximum Thermique Paléocène-Eocène (PETM), réduisant leur capacité à stocker le carbone. Les scientifiques considèrent cet épisode de réchauffement comme le meilleur analogue naturel au changement climatique d’origine humaine, mais le rythme de libération du carbone issu de la combustion des combustibles fossiles est dix fois plus rapide.
Les chercheurs estiment que leurs conclusions pourraient annoncer d’importantes transformations des forêts modernes qui aggraveraient le changement climatique, créant une boucle de rétroaction dangereuse.
Reconstruction d’une forêt ancienne
Dirigée par Regan Dunn, paléobotaniste au Natural History Museum of Los Angeles County et professeure adjointe à l’Université de Californie du Sud, l’équipe a analysé des fossiles forestiers issus du bassin Hanna, dans le Wyoming.
Ce bassin extrêmement profond conserve de nombreuses couches de charbon, ce qui signifie qu’il abrite des roches riches en organiques. Cela a permis à l’équipe d’examiner les cellules épidermiques des feuilles fossiles datant du PETM et de déterminer à quoi ressemblait la forêt à cette époque.
« Ce sont, en gros, des cellules de l’épiderme d’une feuille », a déclaré Dunn à Gizmodo. « Elles ressemblent à de petits morceaux de puzzle, et la forme de ces cellules dépend de la quantité de lumière que la feuille a reçue pendant son développement. »
Elles pensèrent que la forme de ces cellules pourrait être étroitement liée à l’indice de surface foliaire, qui mesure le volume du feuillage dans la canopée forestière et détermine donc la quantité de lumière qui peut permétrer à travers elle.
Elles ont testé cette idée en utilisant des feuilles modernes de forêts dont les LAI étaient connus et ont constaté une forte corrélation entre la forme des cellules et la quantité de feuillage. Forts de cette relation, elles ont pu utiliser la forme des cellules épidermiques des feuilles fossiles pour estimer combien de feuillage était présent dans la forêt du bassin Hanna pendant le PETM.
« Je ne m’attendais pas nécessairement à voir ce que j’ai trouvé », a déclaré Dunn. Les plantes consomment du dioxyde de carbone pour produire de l’énergie, donc on pourrait soutenir qu’une augmentation rapide du CO2 atmosphérique stimulerait la croissance des plantes et rendrait les forêts plus denses, expliqua-t-elle. Mais les résultats ont montré que les conséquences d’un réchauffement rapide l’emportaient finalement sur les avantages de la disponibilité accrue de CO2, tuant les arbres et amincissant la canopée.
« Plus il fait chaud, plus les arbres sont stressés », a expliqué Dunn. Sur la base de leur analyse, les chercheurs ont constaté que la canopée de la forêt du bassin Hanna était, en moyenne, plus mince de 35 % pendant le PETM qu’avant le début du réchauffement. Le déclin le plus marqué s’est produit au début du PETM, lorsque l’indice de surface foliaire (LAI) a diminué d’environ 61 %.
Une fenêtre sombre sur l’avenir de la Terre
Dunn et ses collègues attribuent le déclin rapide du LAI au début du PETM à une sécheresse provoquée par l’augmentation des températures et les modifications des régimes de précipitations. Si cela vous semble familier, c’est parce que c’est essentiellement ce que nous observons aujourd’hui dans de nombreuses forêts.
Bien que les émissions de carbone aient entraîné une augmentation globale de la « verdure » depuis 1982, ce schéma s’est inversé vers 2000 sur environ 90 % de la surface végétée de la planète, ce qui montre que les bénéfices de productivité liés à l’augmentation du CO2 sont dépassés par le stress lié à la chaleur et à la sécheresse.
En conséquence, le stockage de carbone par les forêts est en déclin. Si cette tendance se poursuit, les scientifiques estiment que la quantité de carbone stockée dans la biomasse aérienne pourrait diminuer jusqu’à 20 % d’ici 2100.
Alors que les températures augmentent, l’une des défenses les plus importantes de la Terre contre les émissions de carbone s’affaiblit, et davantage de chaleur pourrait s’accumuler dans l’atmosphère, poussant les températures encore plus haut. Mais il existe quelques forêts qui offrent de l’espoir.
« Il y a une grande reforestation en cours dans des endroits comme la Chine, par exemple », a déclaré Dunn. « Il n’est pas trop tard si nous pouvons en prendre conscience maintenant, si nous réalisons qu’il faudra environ 100 000 ans pour la récupération de cette grosse bulle de carbone que nous mettons dans l’air. »
À l’avenir, elle espère étudier les changements forestiers pendant le PETM dans d’autres sites à travers le monde pour mieux saisir la réponse globale. « L’un de mes principaux intérêts est de comprendre ce qui se passe dans nos forêts les plus vastes et les plus productives aujourd’hui », a déclaré Dunn. « Que s’est-il passé pendant cet intervalle dans les tropiques ? »
Répondre à cette question est d’autant plus important que la forêt amazonienne, souvent appelée les poumons de notre planète, ploie sous le poids de la déforestation et du réchauffement climatique. Alors que le climat de la Terre entre dans un territoire inexploré, comprendre les conséquences des épisodes de réchauffement passés pourrait être l’un des meilleurs moyens de comprendre notre avenir.
