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Climate sensitivity and drought seasonality determine post-drought growth recovery of Quercus petraea and Quercus robur in Europe

Des études récentes ont identifié de fortes relations entre le rétablissement retardé de la croissance des arbres après la sécheresse et la mortalité des arbres causée par les sécheresses ultérieures. Ces observations soulèvent des inquiétudes quant aux services écosystémiques forestiers et à la reprise de la croissance après la sécheresse, compte tenu de l'augmentation prévue de la fréquence et des extrêmes de sécheresse. Pour quantifier l'impact des sécheresses extrêmes sur la croissance radiale des arbres, nous avons utilisé un réseau de données sur la largeur des cernes de 1689 arbres provenant de 100 sites représentant la majeure partie de la distribution de deux espèces de chênes à feuilles caduques tolérantes à la sécheresse (Quercus petraea et Quercus robur). Nous avons d'abord examiné quels facteurs climatiques et quelles saisons contrôlent la croissance des deux espèces et s'il existe une tendance latitudinale, longitudinale ou altimétrique. Nous avons ensuite quantifié l'écart relatif par rapport à la croissance d'avant la sécheresse pendant les sécheresses et la rapidité avec laquelle les arbres ont pu récupérer le niveau de croissance d'avant la sécheresse. Nos résultats ont montré que la croissance était plus liée aux précipitations et au bilan hydrique climatique (précipitations moins évapotranspiration potentielle) qu'à la température. Cependant, nous n'avons pas détecté de tendances latitudinales, longitudinales ou altimétriques claires, sauf une influence décroissante du bilan hydrique estival sur la croissance de Q. petraea avec latitude. Aucune des deux espèces n'a été en mesure de maintenir le niveau de croissance d'avant la sécheresse pendant les sécheresses. Cependant, les deux espèces ont montré un rétablissement rapide ou même une compensation de la croissance après les sécheresses estivales, mais ont montré un lent rétablissement en réponse aux sécheresses printanières où aucune des deux espèces n'a été en mesure de récupérer complètement le niveau de croissance d'avant la sécheresse au cours des trois années suivant la sécheresse. Collectivement, nos résultats indiquent que les chênes considérés comme résistants aux sécheresses extrêmes ont également montré une vulnérabilité lorsque les sécheresses se produisaient au printemps, en particulier sur les sites où la croissance à long terme n'est pas significativement corrélée avec les facteurs climatiques. Cette meilleure compréhension du rôle de la saisonnalité de la sécheresse et de la sensibilité climatique des sites est essentielle pour mieux prédire les trajectoires de reprise de la croissance post-sécheresse en réponse au climat plus sec prévu pour l'Europe.
Estudios recientes han identificado fuertes relaciones entre el retraso en la recuperación del crecimiento de los árboles después de la sequía y la mortalidad de los árboles causada por las sequías posteriores. Estas observaciones plantean preocupaciones sobre los servicios de los ecosistemas forestales y la recuperación del crecimiento posterior a la sequía, dado el aumento proyectado en la frecuencia y los extremos de la sequía. Para cuantificar el impacto de las sequías extremas en el crecimiento radial de los árboles, utilizamos una red de datos de ancho de anillos de árboles de 1689 árboles de 100 sitios que representan la mayor parte de la distribución de dos especies de roble caducifolio tolerantes a la sequía (Quercus petraea y Quercus robur). Primero examinamos qué factores climáticos y estaciones controlan el crecimiento de las dos especies y si hay alguna tendencia latitudinal, longitudinal o de elevación. Luego cuantificamos la desviación relativa del crecimiento previo a la sequía durante las sequías y la rapidez con que los árboles pudieron recuperar el nivel de crecimiento previo a la sequía. Nuestros resultados mostraron que el crecimiento estaba más relacionado con la precipitación y el equilibrio hídrico climático (precipitación menos evapotranspiración potencial) que con la temperatura. Sin embargo, no detectamos ninguna tendencia latitudinal, longitudinal o de elevación clara, excepto una influencia decreciente del equilibrio hídrico de verano en el crecimiento de Q. petraea con latitud. Ninguna de las especies pudo mantener el nivel de crecimiento previo a la sequía durante las sequías. Sin embargo, ambas especies mostraron una recuperación rápida o incluso una compensación de crecimiento después de las sequías de verano, pero mostraron una recuperación lenta en respuesta a las sequías de primavera, donde ninguna de las dos especies pudo recuperar completamente el nivel de crecimiento previo a la sequía durante los tres años posteriores a la sequía. En conjunto, nuestros resultados indican que los robles que se consideran resistentes a las sequías extremas también han mostrado vulnerabilidad cuando las sequías ocurrieron en primavera, especialmente en sitios donde el crecimiento a largo plazo no se correlaciona significativamente con los factores climáticos. Esta mejor comprensión del papel de la estacionalidad de la sequía y la sensibilidad climática de los sitios es clave para predecir mejor las trayectorias de la recuperación del crecimiento posterior a la sequía en respuesta al clima más seco proyectado para Europa.
Recent studies have identified strong relationships between delayed recovery of tree growth after drought and tree mortality caused by subsequent droughts. These observations raise concerns about forest ecosystem services and post-drought growth recovery given the projected increase in drought frequency and extremes. For quantifying the impact of extreme droughts on tree radial growth, we used a network of tree-ring width data of 1689 trees from 100 sites representing most of the distribution of two drought tolerant, deciduous oak species (Quercus petraea and Quercus robur). We first examined which climatic factors and seasons control growth of the two species and if there is any latitudinal, longitudinal or elevational trend. We then quantified the relative departure from pre-drought growth during droughts, and how fast trees were able to recover the pre-drought growth level. Our results showed that growth was more related to precipitation and climatic water balance (precipitation minus potential evapotranspiration) than to temperature. However, we did not detect any clear latitudinal, longitudinal or elevational trends except a decreasing influence of summer water balance on growth of Q. petraea with latitude. Neither species was able to maintain the pre-drought growth level during droughts. However, both species showed rapid recovery or even growth compensation after summer droughts but displayed slow recovery in response to spring droughts where none of the two species was able to fully recover the pre-drought growth-level over the three post-drought years. Collectively, our results indicate that oaks which are considered resilient to extreme droughts have also shown vulnerability when droughts occurred in spring especially at sites where long-term growth is not significantly correlated with climatic factors. This improved understanding of the role of drought seasonality and climate sensitivity of sites is key to better predict trajectories of post-drought growth recovery in response to the drier climate projected for Europe.
وقد حددت الدراسات الحديثة علاقات قوية بين الانتعاش المتأخر لنمو الأشجار بعد الجفاف ووفيات الأشجار الناجمة عن الجفاف اللاحق. تثير هذه الملاحظات مخاوف بشأن خدمات النظم الإيكولوجية للغابات والانتعاش في مرحلة ما بعد الجفاف بالنظر إلى الزيادة المتوقعة في تواتر الجفاف والظواهر المتطرفة. لقياس تأثير الجفاف الشديد على النمو الشعاعي للأشجار، استخدمنا شبكة من بيانات عرض حلقة الأشجار من 1689 شجرة من 100 موقع تمثل معظم توزيع نوعين من البلوط المتسامح مع الجفاف (Quercus petraea و Quercus robur). قمنا أولاً بفحص العوامل المناخية والمواسم التي تتحكم في نمو النوعين وما إذا كان هناك أي اتجاه عرضي أو طولي أو ارتفاعي. ثم قمنا بقياس الابتعاد النسبي عن نمو ما قبل الجفاف أثناء الجفاف، ومدى سرعة قدرة الأشجار على استعادة مستوى نمو ما قبل الجفاف. أظهرت نتائجنا أن النمو كان أكثر ارتباطًا بهطول الأمطار والتوازن المائي المناخي (هطول الأمطار ناقص التبخر والنتح المحتمل) من درجة الحرارة. ومع ذلك، لم نكتشف أي اتجاهات عرضية أو طولية أو ارتفاعية واضحة باستثناء تأثير متناقص لتوازن المياه الصيفية على نمو Q. petraea مع خط العرض. لم يتمكن أي من النوعين من الحفاظ على مستوى نمو ما قبل الجفاف أثناء الجفاف. ومع ذلك، أظهر كلا النوعين انتعاشًا سريعًا أو حتى تعويضًا عن النمو بعد الجفاف الصيفي، لكنهما أظهرا انتعاشًا بطيئًا استجابةً للجفاف الربيعي حيث لم يتمكن أي من النوعين من التعافي الكامل من مستوى النمو قبل الجفاف على مدى سنوات ما بعد الجفاف الثلاث. بشكل جماعي، تشير نتائجنا إلى أن أشجار البلوط التي تعتبر مرنة في مواجهة الجفاف الشديد أظهرت أيضًا ضعفًا عند حدوث الجفاف في الربيع خاصة في المواقع التي لا يرتبط فيها النمو طويل الأجل ارتباطًا كبيرًا بالعوامل المناخية. يعد هذا الفهم المحسن لدور موسمية الجفاف وحساسية المناخ للمواقع أمرًا أساسيًا للتنبؤ بشكل أفضل بمسارات تعافي النمو بعد الجفاف استجابة للمناخ الأكثر جفافًا المتوقع لأوروبا.
- Spanish National Research Council Spain
- RWTH Aachen University Germany
- ETH Zurich Switzerland
- French National Centre for Scientific Research France
- University of Arizona United States
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