L’influence du climat sur les patrons de croissance

La mesure de la largeur des cernes de croissance des arbres apporte une référence dans le cadre d’une étude de dendrogéochimie. Elle permet de connaitre l’évolution des conditions dans lesquelles les arbres se sont développés et d’identifier les facteurs majeurs influençant la croissance, comme les conditions climatiques ou les apports atmosphériques. Ces facteurs sont très importants puisqu’ils conditionnent l’assimilation des métaux.

Pour cette étude, l’évolution de la croissance pour chacun des sites a été caractérisée en utilisant les largeurs de cerne indicées moyennes ainsi que les accroissements de surface terrière indicés moyennes de tous les arbres (Figure 16 ; Annexe B).

L’influence du climat sur la croissance

Figure 16 Largeur de cerne indicée moyenne comparée à l’accroissement de la surface terrière indicé moyenne des sites 2 (A) et 3 (B)

Les rectangles gris représentent les périodes de diminution de croissance importante.

Les patrons de croissance des épinettes blanches des sites 2 et 3 montrent chacun des phases de stabilisation indiquant que les populations ont atteint un stade de maturité. Cet équilibre est généralement caractérisé par un ralentissement graduel de l’activité métabolique. Cependant, les courbes d’accroissement de surface terrière des deux sites montrent des réductions de croissance synchrones pour les périodes de 1883-1891, 1905-1910, 1940-1945, 1969-1974, 1978-1981 et 1997-2002. Ces chutes de croissance se retrouvent également dans les patrons de croissance d’autres sites

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échantillonnés pour le projet CORES (comm. pers. J. Marion). En observant les données climatiques, on constate qu’il y a une diminution des précipitations totales et une augmentation des températures moyennes durant les mois estivaux de ces périodes. Par ailleurs, une analyse plus complète des relations statistiques entre l’accroissement de surface terrière des deux sites et certains paramètres climatiques montre des corrélations significatives. En effet, le coefficient de corrélation des rangs de Spearman1 (ρ) présente des relations avec la température minimum (Tmin) et les précipitations totales (Ptotal ; Figure 17 et Figure 18). Le patron de croissance du site 2 montre des corrélations positives avec les précipitations du mois de juin (ρ = 0,21 ; P < 0,05 ; n = 88 ; Figure 17A) et avec la température minimum de juin à juillet (ρ = 0,25 ; P < 0,02 ; n = 101 ; Figure 17B). Le patron de croissance du site 3, quant à lui présente des corrélations positives avec les précipitations des mois de novembre à mai (ρ = 0,52 ; P < 0,01 ; n = 88 ; Figure 18A) et avec les températures minimums de mai à septembre (ρ = 0,50 ; P < 0,01 ; n = 101 ; Figure 18B).

1. Le coefficient de corrélation des rangs de Spearman est plus robuste que le coefficient de Pearson face aux valeurs extrêmes pouvant exister dans les séries climatiques car il est basé sur les rangs plutôt que sur les valeurs exactes. Par conséquent, il sera utilisé tout au long de cette étude lorsque les séries dendrochronologiques/géochimiques seront comparées aux conditions climatiques.

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Figure 17 Comparaison de la surface terrière moyenne du site 2 avec les précipitations (A) et la température minimum (B)

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Figure 18 Comparaison de la surface terrière moyenne du site 3 avec les précipitations (A) et la température minimum (B)

Globalement, les observations et corrélations suggèrent qu’il existe au moins deux liens importants entre les conditions climatiques et la croissance des arbres des sites étudiés. D’une part, il y a un lien primaire dû à l’approvisionnement en eau pendant la période de croissance des arbres. Durant les six périodes de réduction de croissance, les arbres ont probablement été en situation de stress hydrique sous l’effet d’un manque d’eau. Ainsi, plus les conditions climatiques au printemps et en été sont bonnes, plus la croissance est importante, et vice-versa. D’autre part, il y a un lien secondaire dû aux conditions hivernales et printanières durant la période de dormance et de début de croissance des arbres. Les conditions hivernales peuvent influencer l’état des racines au printemps ce qui a pour effet de réguler la croissance en été. Plus

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les précipitations totales hivernales et printanières sont importantes plus la croissance de l’arbre en été est forte, et vice-versa. Ces mécanismes sont discutés plus en détail dans la sous-section suivante et le Chapitre 4, Article I.

L’analyse des degrés-jours de croissance a mis en évidence une évolution de la période de croissance de l’arbre depuis 1944 (début de la disponibilité des données quotidiennes). Le début de la saison de croissance de l’arbre (ainsi que la fin) a été déterminée à partir de la règle proposée par Mackey et al. (1996). Cette règle consiste à calculer les degrés-jours pour lesquels la température moyenne journalière est supérieure ou égale à 5°C pour 5 jours consécutifs. Lorsque la température minimum journalière est inférieure à 2°C, cela correspond à la fin de la saison de croissance. Cette règle a été adaptée en ajoutant la condition que la température minimum journalière doit être supérieure ou égale à 4,5°C pour déterminer le début de croissance (Rossi et al., 2008). Le test de tendance de Mann-Kendall révèle une diminution significative du nombre de jours de début de croissance au printemps (P < 0,02) et une augmentation significative du nombre de jours de fin de croissance en automne (P < 0,01 ; Figure 19) de 1944 à 2012. Ceci suggère que la croissance commence plus tôt et termine plus tard dans l’année depuis au moins 1944, augmentant ainsi la période de croissance des épinettes dans cette région. Par conséquent, l’augmentation générale des températures peut permettre une mise en route de la croissance de l’arbre plus tôt dans l’année. Une fois que les patrons de croissance ont été définis, compris et que la datation des cernes a été correctement établie, il a été possible d’entreprendre les étapes de laboratoire pour permettre l’analyse dendrogéochimique.

Les facteurs influençant les séries

Figure 19 Évolutions du début et de la fin de la croissance reportées en nombre de jours juliens pour la région d’étude