Understanding water flux in the xylem, from seasonal dynamics to long-term variations, from xylem cell maturation to forest ecosystems

Responsable scientifique : Cyrille Rathgeber (UMR 1434 SILVA)

Partenaires Labex : Matthias Cuntz et Laura Fernández de Uña (UMR 1434 Silva)

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Contexte — Les plantes ajustent le potentiel hydrique des feuilles et leur conductance stomatique lorsqu’elles sont confrontées à la sécheresse, ce qui réduit le flux de sève et protège leurs tissus d’une perte d’eau trop importante. Le potentiel hydrique des feuilles influencent directement celui du xylème et ainsi la pression de la turgescence cellulaire, qui affecte à son tour la division, l’expansion et la maturation des cellules du xylème en formation, la croissance radiale du tronc, la structure des cernes, et la qualité du bois. D’autre part, la conductivité hydraulique potentielle du xylème dépend principalement de la taille et du nombre de ces éléments conducteurs. Comprendre comment la formation du xylème et les caractéristiques anatomiques du bois interagissent avec les flux d’eau et de carbone lors de leur réponses aux variations climatiques est essentiel pour améliorer les modèles de végétation et évaluer la réponse des forêts aux changements climatiques.

Objectifs — Le but de ce projet est d’étudier le couplage entre la dynamique de formation du bois, le potentiel hydrique des arbres, et les flux d’eau dans le continuum sol-forêt-atmosphère.

Démarche — Le projet se basera sur la description détaillée de la dynamique intra-annuelle de la formation du bois d’un peuplement de hêtre de la forêt de Hesse, pour lequel nous disposons également des enregistrements de dendromètres automatiques et de capteurs de flux de sève, ainsi que sur des mesures de flux de carbone et d’eau d’après la méthode “Eddy covariance”. Ces mesures éco-physiologiques seront reliées aux données météorologiques et au bilan hydrique afin d’évaluer l’influence des facteurs environnementaux sur la dynamique intra-annuelle de la conductivité du xylème.

Résultats et impacts attendus — Les résultats de ce projet permettront de mieux comprendre la réponse des arbres à la variabilité climatique et les interactions entre la canopée, la tige, et les racines. La recherche proposée fournira en outre de nouvelles perspectives sur les processus biologiques régissant les cycles de l’eau et du carbone d’un écosystème forestier, améliorant notre compréhension de ses réponses à la sécheresse à court (dynamique de croissance), moyen (effets hérités), et à long terme (fonctionnement de la forêt). De telles informations sont essentielles pour améliorer la représentation des interactions climat-eau-carbone dans les modèles de végétation, et ainsi mieux simuler l’impact des changements climatiques sur la biosphère terrestre.