Characterization and modeling of residual transpiration in the tolerance mechanisms of trees to extreme hydric and thermal stress - Thèses Université Clermont Auvergne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Characterization and modeling of residual transpiration in the tolerance mechanisms of trees to extreme hydric and thermal stress

Caractérisation et modélisation de la transpiration résiduelle dans les mécanismes de tolérance des arbres aux stress hydriques et thermiques extrêmes

Résumé

Global warming and its impacts on our Planet are nowadays more and more documented and taken into account, largely thanks to the work of the IPCC. Among other effects, our temperate climate will undergo changes leading to increasingly intense and long drought events, often coupled with heat waves. This project focuses on the impact of these events on tree mortality. During drought events, tree mortality is mainly due to hydraulic failure caused by cavitation within the xylem vessels. Species cavitation resistance (P50) and stomatal conductance (gs) are well-studied hydraulic traits, however, even after stomatal closure, the plant continues to lose water residually (gres) causing hydraulic failure during prolonged drought. In high temperature drought events, residual conductance increases up to a certain temperature (Tp) after which the water barrier is no longer effective and the plant dries out more rapidly.Predictive models, such as the SurEau model, can simulate the hydraulic failure time of plants in response to drought and⁄or heat wave events. This model has been validated through experimentation on potted plants placed on a phenotyping platform. This experimentation furthermore highlighted the main hydraulic traits involved in time to hydraulic failure (gres, Tp, Q10, P50, and gs88). Besides P50 and gs88, the gres, Tp and Q10 traits can be calculated from a single curve, the branch dehydration curve, which can be carried out autonomously and easily thanks to a tool specially developed for this purpose: the DroughtBox. The factors inducing differences in gres or Tp between species are still not well known, even less for species from temperate climates. Chemical and physical studies of leaf cuticular waxes have revealed the role of several chemical compounds in these two hydraulic traits. However, it is difficult to assign specific roles to each family of chemical compounds, as the tree, with all the interactions it may present at different levels (from the roots to the leaf cuticle waxes), must be taken into account as a whole.
Le réchauffement climatique et ses impacts sur notre Planète sont de nos jours de plus en plus documentés et pris en compte, en grande partie grâce aux travaux du GIEC. Entre autres effets, notre climat tempéré va subir des modifications induisant des événements de sécheresse de plus en plus intenses et longs, souvent couplés à des vagues de chaleur. C’est sur l’impact de ces événements sur la mortalité des arbres que s’est inscrit ce projet. Lors d’événements de sécheresse, la mortalité des arbres est majoritairement due à une défaillance hydraulique causée par la cavitation au sein des vaisseaux du xylème. La résistance à la cavitation des espèces (P50) ainsi que la conductance stomatique (gs) sont des traits hydrauliques très étudiés, cependant, même après fermeture stomatique, la plante continue de perdre de l’eau de façon résiduelle (gres) provoquant une défaillance hydraulique en cas de sécheresse prolongée. Dans les cas de sécheresse à températures élevées, la conductance résiduelle augmente jusqu’à une certaine température (Tp) à partir de laquelle la barrière hydrique n’est plus efficace, la plante se dessèche plus rapidement.Des modèles de prédiction, tels que le modèle SurEau, permettent de simuler le temps de défaillance hydraulique des plantes en réponses à des événements de sécheresse et⁄ou vague de chaleur. Ce modèle a pu être validé par une expérimentation sur des plantes en pot placées sur une plateforme de phénotypage. Cette expérimentation a par ailleurs permis de mettre en avant les principaux traits hydrauliques impliqués dans le temps de défaillance hydraulique (gres, Tp, Q10, P50 et gs88). Outre P50 et gs88, les traits gres, Tp et Q10 sont calculable à partir d’une seule courbe, la courbe de déshydratation de branches, réalisable de façon autonome et aisée grâce à un outil développé spécialement pour : la DroughtBox. Les facteurs induisant des différences au niveau du gres ou du Tp entre espèces sont encore peu connues, encore moins pour les espèces des climats tempérés. Des études de chimie et de physique au niveau des cires cuticulaires foliaires ont permis de mettre en évidence le rôle de plusieurs composés chimiques dans ces deux traits hydrauliques. Cependant, il est difficile d’attribuer des rôles spécifiques à chaque famille de composés chimiques, l’arbre, avec toutes les interactions qu’il peut présenter à différents niveaux (des racines jusqu’aux cires cuticulaires foliaires), devant être prise en compte dans son ensemble.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04649068 , version 1 (16-07-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04649068 , version 1

Citer

Lise-Marie Billon Mallaret. Characterization and modeling of residual transpiration in the tolerance mechanisms of trees to extreme hydric and thermal stress. Vegetal Biology. Université Clermont Auvergne, 2022. English. ⟨NNT : 2022UCFAC128⟩. ⟨tel-04649068⟩
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