PHÉNOMÈNE DE SÉCHERESSE : L’EMBOLIE VÉGÉTALE

La sécheresse remarquable de 2022 engendre l’embolie végétale, un phénomène qui entraîne la mort de populations d’arbres de différentes essences.

Phénomène de sécheresse : l'embolie végétale engendre la rupture de branche jusqu'à la mort de l'arbre - Crédit Marlène Vissac
Une des conséquences de l’embolie est la rupture de branche – Crédit Marlène Vissac

L’embolie végétale est due à un phénomène lié à la sécheresse et créée une défaillance dans le système hydraulique de l’arbre. Ce système hydraulique est très particulier. La circulation de l’eau se fait du bas vers le haut de l’arbre, c’est à dire depuis les racines jusqu’aux feuilles. Cette circulation est assurée par des canaux conducteurs présents sur toute la hauteur du tronc. Ces canaux représentent la colonne d’eau qui est tirée du bas vers le haut grâce à l’évaporation qui se produit au niveau des stomates, les pores des feuilles. Cette évaporation permet, notamment, de refroidir les feuilles et d’absorber le dioxyde de carbone (CO2) nécessaire à la photosynthèse.

Lorsque les conditions climatiques et hydriques sont réunies, la colonne d’eau est sous tension. Lors d’épisodes de sécheresse, la tension chute par la réduction de l’évapotranspiration ce qui fragilise la circulation de l’eau dans les vaisseaux constituant les canaux hydrauliques. La circulation peut alors se désamorcer et les vaisseaux peuvent casser suite à l’entrée d’une bulle d’air dans le conduit. La tension perd alors ­1 Bar par tranche de 10 m de haut. Le vaisseau touché se vide brutalement et devient hydrauliquement non-fonctionnel, et ce à long terme. La circulation d’eau est interrompue, c’est l’embolie.

Lorsque l’intensité de la sécheresse s’accentue, les embolies s’accumulent dans le système vasculaire. Si le stress hydrique s’intensifie, celle-ci peut se propager de proche en proche : le passage d’une bulle d’air d’un canal à son voisin se fait alors à travers les parois, via des pores microscopiques appelés ponctuations. La propagation de l’embolie peut impacter sérieusement la fonction de conduction et mettre en jeu la survie même de l’arbre. Les tensions en jeu, alors que les feuilles transpirent ardemment et que l’embolie se généralise dans une branche, vont entraîner une « implosion » du système alors que les vaisseaux conducteurs de sève vont brutalement collapser. Une branche en tension peut alors rompre sans avertissement.

Le phénomène est imprévisible et peut affecter de nombreuses essences. Il n’y a aucun signe avant-coureur détectable.

Phénomène de sécheresse : l'embolie végétale entraîne la rupture des vaisseaux conducteurs de sève qui vont brutalement collapser - Crédit Marlène Vissac
Les vaisseaux conducteurs de sève vont brutalement collapser jusqu’à rompre – Crédit Marlène Vissac

Plus personne ne peut mettre en doute le changement climatique et les conséquences désastreuses qu’il a sur les écosystèmes. C’est lui qui fait mourir les arbres, partout en France et en particulier dans le sud. Fragilisés par un stress hydrique déjà très fort, ils ne supportent pas la sécheresse de ces dernières semaines.

Francis Hallé, dendrologue & botaniste

Lors de longs épisodes de sécheresse, les stomates des feuilles se ferment pour éviter de perdre les molécules hydriques. Un processus de cavitation se développe. Les vaisseaux de l’arbre se remplissant d’air entraînent l’embolie qui cause la mort du cambium, des bourgeons et la branche meurt. L’arbre tout entier peut mourir. Les forêts prennent alors une couleur automnale en plein été, les feuilles tombent à bout de souffle. Ces phénomènes sont aggravés dans les systèmes arboricoles qui ne sont pas diversifiés, plantés comme sauvages.

Des études ont révélé qu’à 45° C, les végétaux ne peuvent plus gérer leur perte en eau, notamment parce que les cuticules qui assurent leur protection deviennent perméables. Les sécheresses et températures élevées sont des facteurs aggravants pour les feuillus. Bon nombre de chênes, saules, peupliers ainsi que des conifères tels que les épicéas souffrent d’embolie et de dessication au sein des paysages des forêts tempérées et méditerranéennes.

Phénomène de sécheresse : l'embolie végétale. Les forêts prennent alors une couleur automnale en plein été, les feuilles tombent à bout de souffle. Crédit : Marlène Vissac
Les forêts prennent alors une couleur automnale en plein été, les feuilles tombent à bout de souffle. Crédit : Marlène Vissac

Plusieurs stratégies simples sont à notre portée :

  • Un cycle forestier dure 30 ans en moyenne, de la graine à la première reproduction. Cela veut dire qu’en 100 ans seulement trois générations auront pu se développer. C’est insuffisant pour que les arbres puissent s’adapter aux nouvelles conditions climatiques par un processus d’évolution génétique (sélection naturelle). Il devient donc urgent d’accélérer le processus de succession écologique, en adaptant nos plantations par l’implantation d’essences capables de supporter ces phénomènes de sécheresses. Des essences issues de zones de rusticité plus élevées par exemple.
  • Faciliter l’acclimatation, ce processus par lequel un individu modifie sa physiologie en fonction des facteurs d’influences tels que le climat, les parasites, les pathogènes, les prédateurs, les conditions hydriques, etc… En laissant au coeur de nos jeunes plantations des vieux arbres capables d’accompagner les jeunes populations. Egalement des ronciers, des rosiers sauvages associés à des mycorhizes capables de soutenir des stress hydriques importants.
  • Le CNRS a étudié la capacité de migration des espèces végétales et a observé une dette climatiques de 200 km. Ce phénomène est du à la brutalité des évolutions climatiques, les essences n’ont pas le temps de migrer dans des zones où les conditions nécessaires à leur croissance et vigueur sont présentes. Il est donc primordial de maintenir et développer les trames vertes & brunes au sein de nos paysages. Ainsi, les mycorhizes et graines peuvent se déplacer dans les meilleures conditions et accompagner les essences à leur migration. L’importance d’accompagner l’évolution génétique des essences plantées est rendu possible par le maintien de la présence de vieil arbre au sein des jeunes plantations.

La démarche d’HydroNomie est de complexifier les systèmes par des stratégies simples qui permettent d’augmenter la résilience du système. La compréhension holistique est un fondamental dans la recherche de la résilience hydrique. Il est indispensable et vital de faire évoluer nos pratiques et modèles agricoles. À partir des stratégies citées ci-dessus nous pouvons concrètement engager une transition car plusieurs solutions sont accessibles :

  • Favoriser le développement de mycrohizes capables de supporter des épisodes de sécheresses importants. Les endomycrohizes, associées à la famille des rosacées notamment, peuvent soutenir les végétaux souffrant de forts stress hydriques. Un article est à votre disposition pour aborder ce sujet : https://www.hydronomie.fr/2022/08/08/mycorhizes-changement-climatique/
  • Intégrer et favoriser la présence d’espèces à feuilles d’ombres capables d’augmenter la condensation et ainsi permettre la circulation d’un plus grand volume d’eau verte, vitale aux agrosystèmes. Nous vous invitons à consulter notre article qui traite de ces techniques : https://www.hydronomie.fr/2022/08/04/leau-verte-la-pluie-que-lon-ne-voit-pas/
  • S’appuyer sur les caractéristiques topographiques pour implanter les outils de production. Le relief fixe les règles du terrain de jeu sur lequel l’eau circule. Certaines zones du relief présentent des spécificités topographiques et hydrologiques pertinentes pour restaurer l’hydraulique douce en ralentissant, répartissant, stockant et infiltrant l’eau de ruissellement dans les sols. Ainsi les agrosystèmes gagnent en résilience.
  • Adapter les essences et végétaux de production aux contextes topo-pédo-climatiques. Les fruits et les légumes que nous cultivons et consommons ne sont plus adaptés aux conditions climatiques qui changent brutalement, surtout si nous voulons réduire les dépenses énergétiques mobilisées pour les soutenir. Les variétés et les essences doivent être revisitées pour assurer la souveraineté alimentaire et l’économie agricole. Les zones de rusticité et les banques de données phytosociologiques peuvent renseigner sur les espèces adaptées aux conditions de l’agrosystème.
  • Orienter impérativement les itinéraires techniques pour maintenir des sols vivants, poreux et riches de matières organiques carbonées. Les sols qui présentent ces caractéristiques sont rares et sont pourtant le socle fondamental d’agrosystème viable où l’eau peut circuler sans dégât et rester présente sur les périodes délicates que sont les forts épisodes de sécheresse.
  • Implanter des systèmes agroforestiers étagés suivant les conditions topographiques et hydrologiques. Les arbres sont les piliers de l’agriculture de demain. Leur présence est indispensable pour restaurer les cycles hydriques, séquestrer du carbone dans les sols, apporter la biomasse nécessaire à la protection des sols, limiter l’évaporation des sols, accentuer l’évapotranspiration, recharger les nappes souterraines, ombrager les cultures et les troupeaux et ainsi diminuer les besoins en irrigation. Leur culture demande mois d’énergie et d’eau pour produire autant de calories de nos besoins alimentaires.
  • Limiter l’irrigation en constituant des sols vivants, poreux et carbonés et en accompagnant des cultures capables de supporter les épisodes de sécheresse, à développer leurs propres stratégies. L’eau du robinet n’est pas inépuisable. Les modèles agricoles reposant sur l’irrigation systématique ne sont plus viables. Les besoins en irrigation se compensent et se calculent pour préserver la ressource eau. Les Pays du Sud ont tout à nous apprendre sur ces approches agricoles. Retrouvez ici un document de la FAO pour calculer les besoins en irrigation : https://www.fao.org/aquastat/fr/data-analysis/irrig-water-use/irrig-water-requirement

Si nous considérons la vitesse à laquelle les sécheresses se répètent et intensifient les phénomènes d’embolie, nous n’avons pas de temps à perdre. Le meilleur moment pour planter un arbre étant hier, il est donc l’heure de s’y mettre !


Pour aller plus loin, voici l’article du CNRS présentant le phénomène de dette climatique : https://lejournal.cnrs.fr/dette-climatique

Pour approfondir le mécanisme d’embolie, voici une thèse qui a travaillé sur le sujet : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01588114#:~:text=La%20coh%C3%A9sion%20de%20l’eau,’on%20appele%20l’embolie.

Pour appréhender les techniques de gestion holistique de l’eau où les arbres et les sols ont une place fondamentales, RDV sur notre formation mixte digitale : https://www.hydronomie.fr/formations/