Warmer winters put crops to sleep in spring
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Warmer winters put crops to sleep in spring. And that's not good news.

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Les températures exceptionnellement douces en automne et en hiver, dont nous faisons l’expérience renouvelée chaque année, ont une conséquence directe sur la biodiversité : elle la dérègle. Les végétaux en pâtissent et le dérèglement des cycles de floraison est devenu un symbole fort du dérèglement climatique. Il n’existait jusqu’à présent que très peu d’études scientifiques sur ces événements de chaleur et leurs conséquences à long terme : quelle fatigue pour le végétal qui fleurit pour rien à l’automne ? Chacun sait, plus ou moins intuitivement, que la biologie a tendance à ralentir quand il fait froid et à accélérer quand il fait chaud. Selon cette logique, des températures plus élevées devraient stimuler la croissance des plantes. Mais les hivers plus chauds provoqués par le changement climatique semblent en fait nuire aux rendements de nombreuses cultures. De nouvelles recherches apportent des éléments de réponse à ces questions.

Les cultures annuelles ont besoin de périodes de gel pour sortir de leur dormance hivernale, selon des résultats publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. Les chercheurs ont cultivé du colza oléagineux d’hiver, ou canola, dans des chambres à température contrôlée et sur des parcelles agricoles et ont constaté que la plante passe par un état d’hibernation qui n’est « rompu » que si les plantes sont suffisamment refroidies.

Ces nouveaux résultats mettent en évidence la manière dont le changement climatique peut ébranler les systèmes de rétroaction finement réglés qui relient la vie et l’environnement. « L’une des principales empreintes du changement climatique est… le calendrier des événements biologiques, comme la floraison dans le cas présent" déclaré l‘écologiste Johanna Schmitt, de l’université de Californie. Ces événements sont « importants pour les écosystèmes, la santé des populations végétales et, dans ce cas, pour le rendement des cultures ».

Trouver le bon moment

Les plantes pérennes comme les arbres et les buissons restent dans le sol pendant plus de deux cycles de croissance (généralement mesurés en années). Pour protéger leurs bourgeons en développement des gelées hivernales, les plantes vivaces entrent dans un état de dormance dès que les températures commencent à baisser. Cet état est appelé « dormance des bourgeons » et il s’agit d’une adaptation essentielle aux climats saisonniers. Les plantes doivent faire très attention à ne pas sortir trop tôt de la dormance des bourgeons. Prendre quelques jours chauds d’automne pour le printemps peut avoir des conséquences mortelles.

Pour que la dormance des bourgeons soit correcte, il faut aller à l’encontre de la biophysique. D’une manière générale, les températures plus chaudes accélèrent la biologie et stimulent la croissance, tandis que les températures plus froides font l’inverse. Mais la dormance des bourgeons va à l’encontre de cette tendance, explique Steven Penfield, biologiste végétal du John Innes Centre de Norwich, au Royaume-Uni, qui a dirigé la nouvelle étude. « La relation normale entre la température et la croissance des plantes est complètement inversée » pendant la dormance des bourgeons, a déclaré Penfield.

Pendant la dormance des bourgeons, les plantes ralentissent quand il fait chaud et accélèrent quand il fait froid. La dormance n’est rompue que lorsque les plantes passent suffisamment de temps à des températures suffisamment froides. Ils sont ainsi protégés jusqu’à l’arrivée effective du printemps.

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La dormance des bourgeons dans les cultures annuelles

Les plantes annuelles ne restent dans le sol qu’un an ou moins, et beaucoup ne prennent pas la peine de survivre à l’hiver. Mais les « annuelles d’hiver », plantées à la fin de l’été ou au début de l’automne, retardent la floraison jusqu’au printemps et ont besoin du froid pour se développer correctement.

From études antérieures avaient établi un lien entre les hivers plus chauds et la baisse des rendements des cultures annuelles d’hiver comme le blé d’hiver et le colza d’hiver, mais la relation n’était pas claire. Penfield et son équipe se sont demandé si la dormance des bourgeons pouvait être la réponse.

Pour le savoir, l’équipe a cultivé du colza d’hiver et a observé ce qui se passait lorsqu’elle soumettait les plantes à des hivers simulés plus chauds. En laboratoire, les chercheurs ont utilisé des chambres de croissance à climat contrôlé pour cultiver leurs plantes, qu’ils ont programmées à l’aide des données d’une station météorologique afin d’imiter une véritable ferme du nord de l’Angleterre. Ils ont également mené des expériences sur le terrain avec des parcelles à température contrôlée. Dans les deux cas, les résultats ont été les mêmes : les plantes qui ont connu des hivers plus chauds ont donné de moins bons résultats.

Un examen plus approfondi des plantes, y compris une analyse de la façon dont elles activent et désactivent les gènes clés liés à la dormance pendant l’hiver, a révélé que le rendement inférieur était réellement lié à la dormance des boutons floraux, un stade de vie qui n’était pas reconnu auparavant chez les plantes annuelles.

Les nouveaux résultats ne se contentent pas « de montrer une corrélation directe entre une augmentation mesurée de la température et une baisse de rendement – on a expliqué pourquoi » cette corrélation existe, a déclaré Pilar Cubas, biologiste du développement des plantes au Centre national de biotechnologie en Espagne. « Cela pourrait nous donner des idées sur la manière de résoudre ce problème ».

Le changement climatique brouille les signaux environnementaux

La dormance des bourgeons n’est qu’une des nombreuses façons dont les plantes ont évolué pour percevoir et répondre aux signaux de leur environnement. La capacité à percevoir ces signaux aide les plantes à survivre, mais le changement climatique brouille ces signaux.

Dans un climat plus chaud, certains événements que les plantes utilisent pour planifier leur croissance ne se produisent pas au moment prévu. Parfois, ils ne se produisent même pas du tout. « Ce qui se passe avec le changement climatique, c’est qu’il y a maintenant un décalage, de sorte qu’un indice autrefois adaptatif ne l’est plus« , a déclaré M. Schmitt. Les plantes qui n’ont pas suffisamment accumulé d’unités de refroidissement en hiver, présentent, au printemps, des bourgeons déformés et un rendement considérablement diminué.

Selon M. Penfield, les expériences de son groupe sur la culture de diverses variétés de colza permettent d’espérer qu’il sera possible de sélectionner des plantes mieux adaptées aux hivers plus chauds. La compréhension de la dormance pourrait être utile. En revanche, il est moins évident de savoir comment les plantes sauvages vont s’en sortir. « La vraie grande question, a demandé M. Schmitt, est de savoir dans quelle mesure nos populations de plantes naturelles seront capables de suivre le changement climatique ? »

Elise Cutts, rédactrice scientifique, Eos. 

Première publication dans UP’ Magazine : 2/11/22

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