Une nouvelle étude montre que les plus grands arbres tropicaux, les dipterocarpes, ne manquent jamais d’eau

Les arbres tropicaux les plus hauts de la planète parviennent à acheminer l’eau jusqu’à leurs feuilles les plus élevées sans effort apparent, selon une nouvelle étude. Ces colosses - les dipterocarpes qui dominent les forêts humides d’Asie du Sud-Est - réorganisent leur « plomberie » interne au fil de leur croissance, de sorte que la hauteur ne les prive jamais d’eau.

Cette conclusion contredit une idée ancienne : celle selon laquelle les très grands arbres auraient du mal à rester hydratés et seraient donc plus susceptibles de mourir lors des sécheresses. Comme les arbres les plus imposants concentrent une grande partie du carbone stocké par une forêt, cette hypothèse est intégrée à certains modèles climatiques ; ces travaux indiquent qu’elle pourrait être erronée.

Une hypothèse jamais vérifiée

Pendant des décennies, les scientifiques spécialistes des plantes ont supposé qu’atteindre de grandes hauteurs impliquait un coût caché. Plus l’eau doit parcourir de distance depuis les racines jusqu’aux feuilles, plus elle rencontre de résistance, et la gravité augmente aussi la contrainte exercée sur la colonne d’eau à mesure que l’arbre grandit.

Autrement dit, plus un arbre est haut, plus ses feuilles doivent « aspirer » fortement pour faire monter l’eau jusqu’à la cime. En théorie, cette tension devrait freiner la croissance et rendre les branches supérieures particulièrement vulnérables lorsque les pluies se font rares. Pourtant, l’idée n’avait jamais été testée directement au niveau des cimes des arbres les plus élevés.

Pour combler ce manque, une équipe rattachée à l’University of Exeter et à Cardiff University, dirigée par l’écologue des plantes Dr. Paulo Bittencourt, a lancé une campagne de mesures. Sur le terrain, dans la réserve forestière de Kabili-Sepilok, au Sabah (État malaisien situé sur l’île de Bornéo), les chercheurs ont travaillé avec des grimpeurs professionnels afin d’atteindre des zones où les instruments se rendent rarement.

Avant l’aube - au moment où les arbres contiennent le plus d’eau - l’équipe a prélevé des échantillons de feuilles, de branches et de tronc à différentes hauteurs sur 38 arbres appartenant à cinq espèces de Dipterocarpaceae. Les individus les plus hauts culminaient à environ 70 mètres (environ 230 pieds), et cette famille peut dépasser 79 mètres (environ 260 pieds).

Sur chaque arbre, les chercheurs ont mesuré 25 caractéristiques liées au transport de l’eau dans le bois. Interrogée par Earth.com sur ce qui l’avait le plus étonnée, la co-autrice Professeure Lucy Rowland, chercheuse en sciences des plantes à Exeter, a déclaré : « Le plus impressionnant, c’est que ces arbres parviennent à compenser les effets de la gravité à mesure qu’ils grandissent en hauteur. »

Plus large à la base

Les données ont mis au jour un ensemble d’ajustements qui maintiennent le système hydraulique opérationnel - et tout commence près du sol.

D’après l’équipe, les arbres les plus grands tendent à posséder, dans leur partie basse, des conduits de transport de l’eau plus larges. Ces conduits, regroupés sous le terme de xylème, constituent le réseau de « tuyauterie » qui fait circuler l’eau des racines vers les feuilles.

Cet élargissement joue un rôle plus déterminant qu’il n’y paraît. La quantité d’eau qu’un vaisseau peut transporter augmente très fortement quand son diamètre s’accroît - bien plus rapidement que l’allongement du tronc, propre aux arbres plus hauts, ne vient pénaliser le flux. Le bénéfice l’emporte donc : une augmentation modérée de largeur à la base suffit à compenser la plus grande distance jusqu’à la cime.

Les feuilles contribuent elles aussi à cet équilibre. Celles situées au sommet de la canopée supportent une contrainte hydrique plus importante avant de flétrir, et tolèrent ainsi la tension accrue qu’impose la hauteur. Ces modifications semblent également réduire le risque d’embolies : ces bulles d’air qui se forment sous tension, obstruent un vaisseau et interrompent l’alimentation en eau des parties situées au-dessus.

Cette capacité permet à la canopée de rester active. Comme l’a expliqué Rowland à Earth.com : « Cela signifie que les feuilles au sommet des arbres les plus hauts peuvent continuer des fonctions essentielles, comme la photosynthèse, même à des niveaux plus élevés de stress hydrique. »

L’ensemble correspond à une théorie qui gagnait déjà du terrain. Un article de 2024 avançait que les arbres élargissent leurs vaisseaux vers la base précisément pour annuler le handicap lié à la hauteur, et il prédisait la compensation que les grimpeurs ont ensuite mesurée. Avant cette étude, cette prédiction n’avait encore jamais été confirmée tout en haut des arbres les plus hauts.

Mise à l’épreuve par la sécheresse

Avoir des conduits plus larges et des feuilles plus résistantes est une chose ; endurer une sécheresse réelle en est une autre. Un épisode El Niño particulièrement marqué a asséché la région en 2023 et 2024, offrant aux chercheurs l’opportunité d’observer si la hauteur devenait un handicap quand l’eau se raréfie.

Ils ont suivi la vitesse à laquelle les troncs épaississaient avant, pendant et après la période sèche. La hauteur n’a pas modifié l’impact de la sécheresse : les arbres les plus hauts n’ont pas ralenti davantage que les plus petits, ce qui indique que leur système de circulation de l’eau absorbait la contrainte au lieu de céder.

Vu leur taille, cette robustesse pèse lourd. Le 1 % d’arbres les plus hauts concentre plus de la moitié du carbone aérien d’une forêt. L’ancienne vision - celle d’un système hydraulique plus fragile - laissait entendre que ces géants étaient plus susceptibles de mourir lors des sécheresses, une inquiétude intégrée à certains modèles décrivant l’effet du réchauffement sur les forêts.

Ces nouveaux résultats atténuent cette crainte, sans pour autant la faire disparaître. Rowland a précisé à Earth.com : « Cela suggère que nous ne sommes peut-être pas sur le point de perdre nos plus grands réservoirs de carbone forestier à cause de la sécheresse ; toutefois, la poursuite des changements climatiques et l’intensification des sécheresses continueront de menacer le puits de carbone que représentent les arbres de toutes tailles dans nos forêts tropicales. »

L’étude s’inscrit dans la continuité de travaux antérieurs menés dans les mêmes forêts. En 2022, une recherche sur les dipterocarpes de Bornéo avait montré que leur capacité à transporter l’eau augmentait avec la hauteur, tandis que leur résistance aux blocages par l’air restait stable - un premier indice du compromis désormais quantifié directement sur l’ensemble des arbres.

Ce que renferment les géants

Les conséquences dépassent largement une seule famille d’arbres. Si les arbres géants sont plus solides qu’on ne le pensait, alors les projections qui anticipent leur disparition en premier à mesure que les sécheresses s’aggravent pourraient surestimer le déclin futur des tropiques.

Reste à savoir jusqu’où cette conclusion est généralisable. Une analyse mondiale a constaté que, pour de nombreuses espèces, la hauteur d’un arbre et sa capacité à acheminer l’eau ont tendance à augmenter de concert, ce qui laisse penser que la compensation observée à Bornéo n’est peut-être pas un cas isolé. L’équipe insiste toutefois : ses résultats concernent les Dipterocarpaceae, et non l’ensemble des arbres hauts de la planète.

Pour les chercheurs liés à ces forêts, l’enjeu est concret.

« En tant que chercheur malaisien co-auteur de cette étude, montrer que même les plus hauts de ces arbres sont hydrauliquement résistants à la sécheresse est un résultat qui, je l’espère, renforcera les arguments en faveur de la protection de ces forêts face à l’évolution du climat », a déclaré Palasiah Jotan, doctorant et co-auteur.

Ce qui ressort désormais clairement, c’est que la hauteur, à elle seule, n’affaiblit pas la capacité de ces arbres à conserver l’accès à l’eau. Ils « paient » leur gigantisme en reconstruisant leur réseau interne au fur et à mesure qu’ils grandissent, et ils continuent de croître malgré la sécheresse pendant qu’ils l’ajustent. La prochaine étape consistera à vérifier si la même règle s’applique aux séquoias, aux eucalyptus et aux autres géants forestiers.