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#ScienceDurable – Changement climatique : les promesses du microbiome

Pour le microbiologiste Francis Martin, chercheur à l’INRAE, exploiter l’arbre seul n’est pas suffisant : « Pour bien assimiler le carbone, la plante a besoin de tout son cortège d’espèces microbiennes associées, ainsi que des bactéries, des collemboles1, des nématodes et autres petits animaux de la rhizosphère2 qui assurent le cycle du carbone dans les sols. » Dans ce processus de recyclage, chacun a son rôle à jouer. Mais certains microorganismes se révèlent clé.  « Les champignons symbiotiques ont en effet une place privilégiée dans la récupération du carbone, poursuit Francis Martin. Ils créent l’interface entre la racine de la plante et le reste de la communauté microbienne du sol. Ils sont les répartiteurs du carbone vers leurs propres réseaux de filaments fongiques. » Un quart du carbone de la photosynthèse est ainsi redistribuée aux communautés microbiennes du sol par les champignons mycorhiziens. 

 

Si ces découvertes laissent entrevoir la possibilité pour les forestiers de sélectionner le microbiome3 et l’associer aux arbres pour les rendre plus performant dans leur capture du carbone, la vision du microbiologiste est tout autre : « le meilleur des systèmes est déjà en place. Et ce depuis des millions d’années… » En effet, dans les forêts primaires ou peu anthropisées réside une très grande diversité d’espèces. Chaque arbre vit avec 200 à 300 champignons symbiotiques bénéfiques, qui jouent chacun un rôle bien spécifique. Certains sont spécialisés dans l’absorption de l’azote, d’autres du phosphate ou des microéléments, d’autres encore protègent la racine des pathogènes. « Donc ces systèmes naturels qui ont évolué depuis des dizaines de millions d’années, ont atteint un optimal écologique que les forestiers auront bien du mal à imiter. » Ainsi, laisser les forêts revenir à leur état naturel, ne plus couper les arbres, ne plus ramasser le bois mort, laisser la diversité des champignons et des autres organismes se développer est l’une des solutions pour atténuer le changement climatique. Cette gestion durable pourrait d’ailleurs être développée sur près du 20 % du territoire européen grâce au réseau Natura 2000.

 

« En revanche, dans certains cas, comme dans celui de la sylviculture intensive, où les plantations forestières sont utilisées pour la production industrielle du bois, il est envisageable d’associer aux arbres un cortège de champignons symbiotiques mycorhiziens4 spécifique pour stimuler fortement leur croissance initiale » souligne Francis Martin. Ces champignons symbiotiques mutualistes5, appelés champignons mycorhiziens, se rencontrent à l’automne dans les forêts. Ainsi, le Cèpe de Bordeaux, les Chanterelles, la Truffe, l’Amanite tue-mouche font partie de ce groupe de champignons stimulant la croissance des arbres … « Ce que l’on récolte à l’automne en forêt n’est autre que l’organe sexuel de ce réseau fongique de filaments – le mycélium – qui vit en interaction avec la plante. Nous voyons seulement la partie émergée de l’iceberg ».

 

Comment les associations mycorhiziennes orientent les populations végétales et la biologie des communautés ?

Les associations entre les plantes et les champignons symbiotiques, autrement appelés mycorhizes, sont omniprésentes dans les communautés végétales. Tedersoo et al. ont passé en revue les développements récents de la recherche mycorhizienne, révélant la nature complexe et universelle de ces interactions largement invisibles. Des réseaux complexes d’hyphes mycorhiziens relient les systèmes racinaires de chaque plante, régulant le flux de nutriments et les interactions compétitives entre et au sein des espèces végétales, contrôlant l’établissement des semis et, finalement, influençant tous les aspects de l’écologie et de la coexistence des communautés végétales. Les auteurs présentent une synthèse des connaissances les plus récentes sur associations mycorhiziennes, les interactions plante-plante et la spécialisation écologique. Ils concluent que les associations mycorhiziennes affectent directement ou indirectement la dispersion et la compétition des plantes qui façonnent les populations et les communautés végétales et régulent la coexistence et la diversité des plantes à l’échelle locale.

 

Consulter la synthèse complète dans les ressources téléchargeables ci-dessous.

#ScienceDurable – Les écosystèmes côtiers, puits de carbone bleu

Qu’appelle-t-on le carbone bleu ? 

 

Le carbone bleu correspond au carbone séquestré par les écosystèmes côtiers végétalisés. Les marais salés, les mangroves, ou encore les herbiers, sont autant d’écosystèmes susceptibles de capter le carbone sur le court terme, environ une dizaine d’années, dans leur biomasse et sur des temps encore plus longs, des milliers d’années, dans leurs sédiments. Contrairement aux sols terrestres, ces sédiments côtiers ont tendance à s’étendre avec l’augmentation du niveau de la mer On constate donc que la séquestration de carbone par les sédiments et les végétaux augmentent au cours du temps, en particulier lorsque ces écosystèmes sont sains et en bonne santé.

 

 

 

Ces écosystèmes sont-ils tout aussi efficaces que les forêts dans la séquestration du carbone ?  

 

On sait que les marais salés, les mangroves ou les herbiers stockent le carbone 10 à 20 fois plus que les forêts tempérées ou boréales. Lorsque que les forêts séquestrent moins de 10 g de CO2 par mètre carré et par an, les écosystèmes côtiers en retiennent 100 à 200 g. Néanmoins ces écosystèmes représentent une partie moins importante de la surface du globe que les océans ou les forêts. Si certaines études indiquent qu’on obtient un stockage de carbone équivalent aux forêts, les travaux se poursuivent pour mieux quantifier cette séquestration et la part du carbone relâchée vers l’atmosphère.  

 

 

 

Comment comptabiliser le carbone stocké puis relargué ? 

 

C’est extrêmement complexe. Nous travaillons avec d’autres scientifiques à la meilleure compréhension du rôle des zones côtières dans ce cycle du carbone. La principale difficulté vient du fait que nous avons une très forte hétérogénéité spatiale et temporelle. Les échanges de carbone interviennent au niveau de multiples interfaces terrestre-aquatique. Si on sait par exemple que l’océan côtier représente un puits de carbone incontestable grâce à sa production primaire phytoplanctonique, les estuaires émettent, quant à eux, d’importantes quantités de CO2 vers l’atmosphère du fait de l’intense minéralisation de la matière organique qui existe dans ces eaux turbides, c’est-à-dire troubles, limitant la photosynthèse. Entre ces écosystèmes, se trouvent les marais et les vasières intertidales1. Là, de multiples échanges horizontaux et verticaux de carbone existent au sein et entre les compartiments terrestre, aquatique et atmosphérique aux échelles du jour et de la nuit, de la marée, de la saison et de l’année. Ces échanges particulièrement complexes et dynamiques ne peuvent alors être appréhendés que de façon intégrative et multidisciplinaire en faisant appel à des équipes de géographes, de géologues ou d’écologues pour mieux préciser leurs statuts de puits ou source de carbone. 

 

 

 

Il semblerait néanmoins que la biodiversité marine joue un rôle clé dans la séquestration du carbone.  

 

Incontestablement si les débats portent sur la qualification des processus et la quantification des échanges, ils ne retirent rien aux services écosystémiques que nous retirons de cette biodiversité. Si son érosion se poursuit, la capacité à capturer efficacement le carbone de l’atmosphère pourrait être compromise, ce qui aurait pour conséquence d’augmenter les émissions de gaz à effet de serre et d’intensifier l’acidification des eaux côtières. Malheureusement, ces écosystèmes ne sont pas épargnés par le changement d’usage des terres. D’après les chiffres de l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN), on sait par exemple que chaque année, près de 2 % des mangroves disparaissent et contribuent au relâchement de 120 millions de tonnes de CO2 dans l’atmosphère. 

 

 

 

Est-il possible de restaurer cette biodiversité ?  

 

Depuis les années 1990, les surfaces des herbiers marins ont diminué de moitié à travers le monde. Ceci est à la fois dû à des pressions anthropiques, mais aussi à une pression de parasitisme. Pour protéger ces zones, un certain nombre d’actions ont été mises en place, comme aux États-Unis sur la côte de Virginie où se trouve le site de South Bay choisi pour faire partie d’un vaste projet de restauration des herbiers initié au début des années 2000. À partir d’un simple vestige découvert dans une baie en bord de mer au large de la côte est, The Nature Conservancy et le Virginia Institute for Marine Science ont diffusé plus de 72 millions de graines pour aider à accélérer la propagation naturelle de la zostère (Zostera marina), qui couvre aujourd’hui 13,5 km2. Une étude publiée dans Plos One a montré que ces prairies sous-marines restaurées devraient accumuler du carbone à un taux comparable à celui mesuré dans les prairies sous-marines naturelles. C’est extrêmement encourageant.

 

 

« Préserver les forêts marines pour contribuer aux équilibres de la biodiversité côtière »

par Thierry Thibaut, Maître de Conférences, Aix-Marseille Université, Mediterranean Institute of Oceanographie (MIO), Marseille. Travaillant sur le projet Marfor de Biodiversa.

 

 

« Si les forêts marines d’algues (kelps) ne jouent pas un rôle direct dans l’atténuation du changement climatique, elles y contribuent largement en permettant à la biodiversité côtière de se maintenir. Comme les forêts terrestres, elles abritent un très grand nombre d’espèces. Les forêts sous-marines de Kelps géants, par exemple en Californie, font plus de 40 mètres de haut et sont considérées comme le plus haut niveau trophique du monde avec ses sept à huit niveaux. Lors de perturbations d’origine naturelle ou antropique , plus la biodiversité est importante, plus l’écosystème a la possibilité de se régénérer. De même, lorsque l’écosystème est peu diversifié, les chances de le voir se reconstituer sont faibles. Ainsi assiste-t-on dans certaines zones abimées à des dénudements presque totaux, à cause d’herbivores comme les oursins qui y prolifèrent. Les forêts marines maintiennent donc de haut niveau de services écosystémiques, dont l’atténuation du changement climatique, en contribuant à préserver les écosystèmes côtiers qui sont pour certains des puits de carbone (herbiers de plantes à fleurs marines). C’est entre autres pour cela qu’il faut les préserver à un moment où on assiste à des déclins dans toutes les mers et tous les océans de ces écosystèmes côtiers, notamment en raison de la destruction irrémédiable des habitats due à la construction de ports, de marinas, parkings, mais aussi au surpâturage des herbivores et à une augmentation des températures. »

 

 

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1 Zone au-dessus du niveau de l’eau à marée basse et sous l’eau à marée haute en d’autres termes, des vasières se situant dans le secteur des marées.

#ScienceDurable – Du blé africain contre le changement climatique

Les paysans africains pourront bientôt lutter tout à la fois contre les causes et contre les conséquences du changement climatique avec leur production de céréales. « Une solution très pragmatique pour contrer l’effet de serre, formulée en objectif chiffré dans l’initiative “4 pour 1000” [voir encadré ci-dessous], consiste à piéger une partie du dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique dans la matière organique des sols , explique le pédologue Vincent Chaplot. Pour ce faire, les plantes cultivées qui emmagasinent de grandes quantités de carbone dans leurs parties non-récoltées sont de très bons outils. Avec une équipe de l’université du Kwazulu-Natal (Afrique du Sud), nous étudions en ce sens les espèces communes de blé exploitées en Afrique. Il s’agit de caractériser celles qui stockent le mieux le carbone malgré les conditions de stress hydrique justement induites par le changement climatique. »

 

 

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Covid-19 et biodiversité : vers une nouvelle forme de cohabitation entre les humains et l’ensemble des vivants non-humains

En quelques semaines, notre vie a changé. L’économie mondiale a connu un coup de frein sans précédent, des milliards d’êtres humains sont confinés chez eux et des dizaines de milliers sont déjà décédés du fait de la pandémie Covid-19 associée au coronavirus SARS-CoV-2 qui, à la vitesse des transports aériens, a gagné l’ensemble de la planète, en profitant de la multitude de ses hôtes, nous les humains. Nul ne sait quand cette crise sanitaire s’achèvera et nul ne peut prévoir ses conséquences démographiques, sociales, économiques et environnementales à court et long termes, même si on sait déjà qu’elles seront sans doute considérables. Il convient bien évidemment de résoudre en priorité le problème sanitaire immédiat pour éviter, limiter et atténuer les drames humains qui en découlent. Mais il faut aussi se pencher sur les facteurs à l’origine de cette situation dramatique pour tenter d’éviter qu’elle ne se reproduise et pour l’inscrire dans une approche systémique de nos relations entre humains et avec l’ensemble des vivants non humains.
 
Téléchargez la publication dans les ressources téléchargeables ci-dessous.

Incidence du changement climatique sur la biodiversité dans les écosystèmes forestiers et littoraux d’Europe et d’Afrique

Si on prend comme référence le scénario 8.5 du Giec, en Europe, d’ici 2085, 31 à 42 % de la surface du continent devrait être couverte par un type de végétation différent. Le changement climatique entraîne aussi un déplacement des espèces avec une floraison et une maturité plus précoce chez de nombreuses plantes, des périodes de migration et de reproduction modifiées chez certains animaux, pouvant créer un décalage temporel entre le cycle de vie des espèces et le pic d’abondance de leurs ressources alimentaires.

 

Le pourtour méditerranéen est le territoire qui suscite les plus “graves préoccupations” pour la conservation de la biodiversité. Il est en effet considéré comme l’une des régions du monde les plus sensibles au changement global. Ses écosystèmes souffriront notamment de l’augmentation de la température, des changements de précipitations, de l’augmentation des sécheresses et des incendies.

 

Sur le continent Africain, les publications scientifiques récentes confirment la trajectoire en cours vers des “niveaux de réchauffement catastrophiques”. Les températures devraient y augmenter plus vite qu’à l’échelle mondiale. Or ce continent regroupe 25 % des points chauds de biodiversité mondiaux.

 

Aujourd’hui, ni en Europe, ni en Afrique, la localisation et la délimitation des aires protégées ne sont adaptées pour correspondre aux changements à venir d’aires de répartition des espèces. Les barrières géographiques empêchent la dispersion des espèces et limitent leur adaptation au changement climatique. La littérature scientifique indique qu’il est essentiel de conserver et développer les continuités écologiques qui jouent un rôle de corridors climatiques et d’éviter toute création de nouvelles infrastructures qui viendraient réduire encore davantage la capacité de dispersion des espèces.

 

Consulter la synthèse complète dans l’onglet “Ressource téléchargeable” ci-après.

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