Comment des scientifiques amateurs découvrent les secrets des forêts de séquoias de Californie

Un extrait du nouveau livre Citizen Scientist

Emily Burns est un très beau prénom et convient à la personne qui le porte, mais je persiste à vouloir l'appeler « Fern ». Ce n’est pas seulement parce que, depuis plus de quatre ans maintenant, Burns dirige Fern Watch, un projet de science citoyenne qu’elle a conçu avec brio pour suivre le changement climatique dans les forêts de séquoias le long de leur aire de répartition d’origine, de la frontière de l’Oregon jusqu’à Big Sur. Burns est fraîche et petite, et elle m'a dit qu'un jour en 2008, elle faisait sa tournée dans les séquoias de Humboldt et a enregistré l'évidence : des fougères occidentales proliférantes dominaient sa tête. « En bas de Santa Cruz, ils arrivent jusqu'à mes genoux », a-t-elle déclaré. Les forêts de séquoias ne sont pas seulement constituées d'arbres, mais comprennent également de nombreuses espèces associées, en particulier les fougères occidentales. « Les fougères sont plus grosses, et il y en a davantage là où il y a plus d'eau : plus de pluie et plus de brouillard. Au cours d’une année sèche, les fougères subiront un stress beaucoup plus difficile à détecter dans les arbres eux-mêmes », a-t-elle déclaré.

« Les séquoias ne sont-ils pas une espèce relictuelle ? Je lui ai demandé un jour, ce qui était une sorte de raillerie. Les séquoias appartiennent à une lignée ancienne. À l’époque des dinosaures, les séquoias entouraient la planète entière. Aujourd'hui, trois espèces de séquoias survivent: le séquoia géant, Séquoiadendron giganteum, qui est le plus lourd des êtres vivants ; le séquoia côtier, Séquoia sempervirens, dont les membres sont les plus grands des êtres vivants ; et le séquoia de l'aube, Métaséquoia glypostroboïdes, un parent des deux précédents trouvés aux États-Unis, redécouvert en Chine en 1944. Aujourd'hui, l'aire de répartition historique du séquoia géant et du séquoia côtier est limitée à une ceinture de brouillard le long de la côte ouest. D’une part, la situation semble très sombre pour l’aire de répartition indigène. Le milieu auquel ces arbres se sont adaptés depuis des centaines de millions d’années est en train de subir une sorte de lifting, probablement bâclé, à cause du changement climatique. Un certain type de scientifique fait remarquer que c'est un peu miraculeux que ces géants soient restés aussi longtemps ici, et qu'il est peut-être temps pour eux de partir. Cette perspective suscite l'indignation devant le joli visage d'Emily Burns. « Ces arbres ont une force vitale féroce », rétorqua-t-elle. « Ils ont survécu à des conditions que nous ne pouvons que deviner. Je ne pense pas que nous devrions simplement les radier.

Burns est avant tout une scientifique cool, mais lorsque sa moralité et son engagement ressortent au premier plan, je me souviens de la première phrase de Le site de Charlotte: « Où va papa avec cette hache ? » Je suis convaincu que Fern Arable, le personnage qui préserve de façon mémorable la vie d'un certain cochon nommé Wilbur, a grandi pour devenir Emily Burns, PhD, directrice scientifique de la Save the Redwoods League.

Il y a quelques années, j'ai suivi Burns avec un petit groupe de scientifiques citoyens dans les bois autour du Chabot Space & Science Center à Oakland, en Californie, pour y mesurer les fougères. C'était un jour pluvieux, mais une fois sous la cime des arbres, nous n'étions éclaboussés que par une gouttelette occasionnelle, et celles-ci semblaient provenir des arbres eux-mêmes, plutôt que des nuages ​​au-dessus d'eux. La forêt autour de Chabot est assez facile à parcourir, le sol étant tapissé de feuilles mortes et de poussières parfumées. C'est un bois bien rangé. Alors même que je pensais que l'espace entre les arbres semblait dégagé pour un conte de fées, nous sommes passés devant une structure en bois ressemblant à un navire, probablement construite à cet effet. « Les gens recherchent toujours quelque chose de primordial ici », a fait remarquer Burns. Quelques jours auparavant, elle avait accompagné un journaliste et photographe ici pour documenter les derniers vestiges d'une souche historique. Il semblerait qu'il s'agissait d'un séquoia particulièrement grand qui avait été utilisé par les capitaines de navires comme ligne de vue pour les aider à éviter de s'écraser sur les soi-disant Blossom Rocks dans la baie de San Francisco, avant que l'arbre ne soit abattu pendant la ruée vers l'or pour les grumes. Burns m'a dit qu'ils étaient tombés sur une bande de femmes nues dans des poses de nymphes disposées le long d'un tronc de séquoia tombé. «Le photographe était entièrement habillé», remarqua-t-elle sèchement. « C'était tellement embarrassant que j'ai gardé la tête baissée pendant que nous passions devant eux ! »

Ironiquement, les gens peuvent mettre en scène leurs fantasmes ici en partie parce qu'il s'agit au moins d'une forêt de troisième génération. Environ un mois plus tard, je suis allé avec Burns au Grove of Old Trees dans le comté de Sonoma, un vestige de forêt de 28 acres qui n'a jamais été exploité et qui est protégé depuis 2000 par la Save the Redwoods League. Les arbres sont vertigineux, mais le sol est un dense enchevêtrement de végétation. Personne ne pose nu là-dedans. Alors que les fougères des séquoias d'East Bay semblent judicieusement placées, dans le bosquet de vieux arbres, elles sont dans de nombreux cas masquées par d'autres plantes, y compris de petits arbres, et les mesurer est un peu une astuce. Il est difficile de dire où se termine une fougère et où commence une autre.

Les séquoias d’East Bay ont été abattus sans pitié à plusieurs reprises. En 1893, le Dr William Gibbons, l'un des premiers membres de l'Académie des sciences de Californie, faisait déjà de l'écologie historique pour discerner les contours de ce qui constituait autrefois des centaines d'acres de séquoias. En se promenant parmi une « mer de souches », il a discerné « des indices très substantiels d’une histoire très ancienne de cette parcelle de forêt surplombant Oakland et maintenant si proche de l’extinction… ». Il a observé que « les profondeurs cachées où nous construisons en toute sécurité nos villages et nos villes détiennent des records qui restent à dévoiler ». Gibbons a montré les restes de la forêt à John Muir et Alfred Russel Wallace, qui ont tous deux décrié sa disparition. Cela ne l'a pas empêché d'être exploité à nouveau une fois que la génération suivante a grandi. Comme cela semble être le cas perpétuel, lorsque les promoteurs veulent construire quelque chose, la forêt devient du bois.

Burns a fait sensation au début avant d’avoir son doctorat en main. L'un de ses professeurs à l'Université de Berkeley, Todd Dawson, avait montré qu'en plus d'absorber l'humidité du brouillard par leurs racines, les séquoias en faisaient un usage important directement par leurs aiguilles. Burns s'est mis à étudier si la même chose pouvait s'appliquer aux plantes associées aux séquoias. Son article de 2009, « Prise d'eau foliaire : une stratégie commune d'acquisition d'eau pour les plantes de la forêt de séquoias », montre que, oui, le même mode opératoire fascinant existe parmi huit plantes dominantes du système, notamment les fougères, les arbustes, les feuillus et les conifères. des arbres. « Je ne pensais pas que cela serait unique aux séquoias », a déclaré Burns. « Mais je ne pensais pas que ce serait si courant. » Toutes ces espèces absorbent l’eau de pluie, de rosée et de brouillard directement dans leurs feuilles ou, dans le cas des arbres, à travers leur couronne.

Le phénomène explique en grande partie comment les séquoias ont persisté dans le climat méditerranéen de Californie, avec nos périodes de sécheresse prolongées. La réponse est le brouillard. L’une des raisons pour lesquelles nous avons encore des séquoias est due à l’upwelling océanique, le même événement au large des côtes qui amène une fantastique panoplie de vie marine à se régaler autour des îles Farallon. Les courants de vent soufflant au large entre mars et septembre frappent des eaux profondes et froides (pleines de nutriments pour le varech, les invertis, les poissons et les mammifères marins), et lorsque le froid frappe l'air chaud de l'été, il en résulte du brouillard. Le brouillard est retenu sur la côte par des chaînes de montagnes qui empêchent sa dissipation immédiate, et les séquoias et leurs semblables végétatifs s'en emparent. Les séquoias interceptent suffisamment de brouillard grâce à leurs couronnes massives pour que le brouillard fournisse 20 à 40 pour cent des précipitations globales nécessaires à la tribu.

Le brouillard est généralement froid, mais il constitue également un sujet brûlant dans la recherche sur les impacts du changement climatique en raison de sa capacité à compenser la baisse des précipitations dans des endroits comme la Californie. Mais les complexités du brouillard commencent tout juste à être dévoilées. Une étude publiée par Dawson et Jim Johnstone en 2010 montre que le brouillard a diminué de 33 % au cours du siècle dernier, et que la poursuite de la tendance dans cette direction pourrait mettre à rude épreuve les séquoias. À peu près au même moment, un autre groupe de chercheurs a mis en évidence une augmentation du brouillard plutôt que une diminution, en raison des températures plus élevées que nous apporte le changement climatique. L'apparente contradiction n'est l'erreur de personne mais reflète la complexité du moment et du lieu où l'on étudie le brouillard. Un endroit où trouver un guide plus définitif sur les impacts du brouillard sur les séquoias se trouve dans les troncs des arbres. Les recherches actuelles de Dawson se concentrent sur l'utilisation de l'analyse isotopique pour discerner les marques du brouillard par rapport à la pluie, des années chaudes par rapport aux années froides, directement dans la substance des atomes de carbone et d'oxygène qui composent la cellulose des arbres.

En 2009, le Centre spatial et scientifique Chabot a contacté Burns pour l'aider à développer un projet de science citoyenne. Chabot est l'une des 12 institutions scientifiques du pays qui collaborent au sein d'un réseau de « communication sur le changement climatique » et, selon Burns, « les séquoias étaient l'habitat évident emblématique ». Elle a suggéré de suivre la réponse de la fougère à épée aux conditions météorologiques au fil du temps, en partie parce qu'il est si facile pour les gens de comprendre que, oui, une plus grande fougère à épée reçoit plus d'eau qu'une plus petite. Armée de l'arsenal habituel des biologistes de terrain, à savoir un ruban à mesurer et un presse-papiers, Burns surveille des transects dans 10 forêts de séquoias avec l'aide de sa responsable de l'éducation et de l'interprétation, Deborah Zierten, qui amène chaque année des centaines d'écoliers se promenant dans la forêt pour l'aider.

Burns, Zierten et un groupe de scientifiques citoyens et de stagiaires comptent les frondes de fougères, les mesurent et notent les preuves que des insectes ont dîné ici ou non. Ces petites taches sous certaines frondes sont des sacs de spores et indiquent la fertilité. Je ne le savais pas ! Jusqu'à présent, les données de Burns montrent des changements dans les fougères à certains endroits. Sur le site d'Oakland, rien de statistiquement significatif. Dans d'autres endroits, elle a constaté une énorme baisse de la taille et de la santé des fougères, mais a déclaré : « Nous ne pouvons pas encore en identifier la cause. La sécheresse en fait partie. L'herbivorie fait également partie de l'équation. Les chenilles brisent les extrémités des frondes, de sorte que lorsque la fougère arrive à maturité, elle ne peut pas pousser autant qu'elle le pourrait autrement. Peut-être sommes-nous confrontés à des flux et reflux naturels. Peut-être que la sécheresse affecte davantage les herbivores que les fougères directement. Les questions de Burns sur ses données expliquent pourquoi elle en a besoin en grande quantité sur une longue période, afin que des modèles discernables puissent émerger.

« Le début du projet de science citoyenne a été un point charnière pour moi », a déclaré Burns. « Je suis passé d’une simple perspective académique à une réflexion sur un dialogue efficace avec le public. Comment mes recherches pourraient-elles être davantage appliquées ? Comment puis-je aider les gestionnaires des terres face au changement climatique ? Je pense que cette concentration m’a rendu compétitif pour le poste en championnat. Burns a débuté en 2010 et s'est plongé dans l'Initiative sur les séquoias et le changement climatique de la Ligue (qui a débuté en 2009). Elle a apporté avec elle le projet Fern Watch et en a lancé un autre pour faire bonne mesure, Redwood Watch. Ce programme ambitieux est en cours depuis plusieurs années, avec l'aide substantielle de Google Earth Outreach de Rebecca Moore. Alors que Burns trouve peut-être sa « visibilité » le plus souvent en regardant vers le haut, vers le sommet d'un arbre qui est littéralement hors de vue, avec Redwood Watch, son ambition correspond à la perspective globale de Moore. Elle veut savoir où vit aujourd’hui chaque séquoia dans le monde entier. Et elle veut que chacun d’entre nous l’aide à les compter.