Bien qu’il soit admis en pratique que les arbres fruitiers vieillissants sont moins productifs et qu’il est nécessaire de renouveler les plantations régulièrement pour maintenir des niveaux de récoltes suffisants, l’évolution de la fécondité des arbres en fonction de leur âge ou de leur taille dans différents écosystèmes n’est pas connue. Jusqu’à présent, les modèles utilisés pour comprendre l’évolution des écosystèmes forestiers considéraient que la fécondité, consistant en la quantité de graines produites par un arbre, augmentait proportionnellement à sa taille. Mais ces modèles intègrent majoritairement des données provenant d’arbres jeunes et il est probable qu’ils négligent les possibilités de limitation de l’augmentation voire de déclin de la production de graines avec l’âge. L’analyse de la fécondité des arbres est difficile en raison de la grande variabilité dans la production de graines, d’une année à l’autre pour un arbre donné, et entre les arbres de la même espèce, notamment en raison de l’influence de la météo et de l’environnement. Par ailleurs, les arbres âgés sont rares dans beaucoup d’écosystèmes.

    Une étude publiée dans PNAS en août 2021, dirigée par James Clark* de Duke University (Caroline du Nord), de l’Université Grenoble Alpes et d’INRAE, et impliquant 59 chercheurs dans 13 pays, apporte des preuves d’une diminution de la fécondité des arbres en fonction de leur taille (1). Cette étude, financée en partie par une bourse de l’appel à projet Make our Planet Great Again (MOPGA), inclut l’analyse de la production de graines pour 585 670 arbres de 597 espèces différentes dans des forêts tempérées ou tropicales de cinq continents. Parce qu’il est difficile de connaître avec certitude l’âge d’un arbre, les auteurs postulent que le diamètre du tronc est un indicateur fiable corrélé à l’âge.

    Les résultats montrent que 63% des espèces d’arbres ont un déclin de la fécondité lorsque les troncs sont plus gros et donc plus âgés. De plus, 17% des espèces ont une diminution du taux d’augmentation de la production de graines avec la taille de l’arbre, atteignant souvent un plateau lorsque les troncs deviennent très gros. Finalement, le reste des espèces semblent avoir une augmentation de la fécondité proportionnelle à la taille de l’arbre. Cependant, pour ces espèces, les arbres analysés sont très majoritairement jeunes. Ceci pourrait constituer un biais de modélisation plutôt qu’une réalité biologique, d’autant plus que ces espèces n’ont pas d’autres points communs (écosystèmes, famille d’espèces, etc.). Ainsi, la majorité des espèces d’arbres présente une diminution de fécondité avec l’âge. Les causes de ce déclin physiologique ou sénescence ne sont pas connues. Des études antérieures avaient montré des modifications génétiques liées à l’âge dans les méristèmes permettant la croissance et la reproduction. Mais il est aussi probable que ce déclin soit dû à des limitations hydrauliques et à une réduction du gain photosynthétique pour les grands arbres.

    L’équipe de James Clark a déjà montré que les différences de taille des arbres et de fécondité entre l’est et l’ouest américain pourraient impacter l’adaptation des forêts au changement climatique (2). Enfin, V. Journé, chercheur post-doctorant dans ce laboratoire, analyse la différence de fécondité entre les forêts tropicales et les forêts tempérées. Ces différences de fécondité entre environnements impactent la compétition entre espèces végétales et l’alimentation des animaux. La compréhension des facteurs influençant la production de graines est importante pour optimiser la gestion des écosystèmes forestiers, et les différences de fécondité des arbres doivent être intégrées dans les modèles d’évolution des forêts pour comprendre les conséquences du changement climatique sur ces écosystèmes.

* Weekly seminar series MOPGA – Webinar Registration – Zoom – James S Clark on December 6th, 2021

Rédacteur – Benjamin Boumard, Attaché adjoint pour la Science et la Technologie, Atlanta, [email protected]

REFERENCES

1. Qiu, T. et al. Is there tree senescence? The fecundity evidence. Proc. Natl. Acad. Sci. 118, (2021).
2. Clark, J. S. et al. Continent-wide tree fecundity driven by indirect climate effects. Nat. Commun. 12, 1242 (2021).

https://www.pnas.org/content/118/34/e2106130118

https://www.pnas.org/content/118/45/e2116719118

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20836-3

https://nicholas.duke.edu/news/larger-older-trees-its-all-downhill-here?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_content=analyzed%20half%20a%20million%20trees%20representing%20nearly%20600%20species.&utm_campaign=dukedaily2021_11_10

https://sites.nicholas.duke.edu/clarklab/news/tree-aging-in-the-scientist/

https://www.the-scientist.com/the-literature/contrary-to-common-belief-some-older-trees-make-fewer-seeds-69254

https://www.lefigaro.fr/sciences/les-arbres-aussi-deviennent-seniles-20210822

https://www.inrae.fr/en/news/tree-fecundity-and-biological-aging

https://phys.org/news/2021-08-tree-fecundity-biological-aging.html