La hausse des niveaux de CO 2 pourrait ne pas être aussi bonne pour les plantes que nous le pensions
Deux grands groupes de plantes ont montré un renversement surprenant des fortunes face à l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Au cours d'une expérience de terrain de 20 ans au Minnesota, un groupe étendu de plantes qui se sont initialement développées plus rapidement lorsqu'elles ont reçu plus de CO 2 a cessé de le faire après 12 ans, d'après les chercheurs du 20 avril. Pendant ce temps, le CO 2 supplémentaire a commencé à stimuler la croissance d'un groupe de plantes moins commun qui comprend de nombreuses graminées. Ce switcheroo, si cela est vrai ailleurs, suggère qu'à l'avenir la majorité des plantes de la Terre pourraient ne pas absorber autant de gaz à effet de serre que prévu, alors que certaines prairies pourraient en absorber plus.
"Nous devons être moins sûrs de ce que les écosystèmes terrestres feront et de ce que nous attendons dans l'avenir", a déclaré l'écologiste des écosystèmes Peter Reich de l'Université du Minnesota à St. Paul, qui a dirigé l'étude. Aujourd'hui, les plantes terrestres épongent environ un tiers du CO 2 que les humains émettent dans l'air. "Nous devons être plus inquiets", dit-il, pour savoir si cette tendance se poursuit.
Les deux types de plantes dans l'étude répondent différemment au CO 2 car ils utilisent différents types de photosynthèse. Environ 97% des espèces végétales, y compris tous les arbres, utilisent une méthode appelée C3, qui tire son nom des molécules à trois carbones qu'elle produit. La plupart des plantes utilisant l'autre méthode, appelée C4, sont des graminées.
Les deux processus alimentent finalement les plantes en tirant du dioxyde de carbone de l'air. Mais les plantes C4 utilisent le CO 2 de manière plus efficace, donc elles en ont moins faim. En conséquence, il a longtemps été dogmatique que lorsque le CO 2 augmente dans l'air, les plantes C3 engloutissent davantage - et donc se développent plus rapidement - tandis que les plantes C4 l'ignorent.
Et c'est ce que les expériences sur les plantes cultivées en CO 2 élevé ont toujours montré - jusqu'à maintenant. Depuis 20 ans, les scientifiques de la réserve scientifique de l'écosystème de Cedar Creek au Minnesota ont cultivé des graminées C3 et C4 dans 88 parcelles, pompant du CO 2supplémentaire dans la moitié d'entre elles pour augmenter les concentrations de 180 parties par million. Cela représente environ 50% de CO 2 de plus que dans l'air ambiant au début de l'expérience, et deux niveaux préindustriels.
Pendant les 12 premières années, les plantes ont frémi comme prévu, les plantes C3 réagissant plus fortement au CO 2 supplémentaire - une augmentation de 20% de la croissance par rapport aux plantes cultivées dans l'air ambiant - et les plantes C4 ignorant largement la différence. Mais alors quelque chose d'inattendu s'est produit: le motif a été inversé. Au cours des huit années suivantes, les plantes C3 ont augmenté en moyenne de 2% de moins de matière végétale si elles ont reçu du CO 2 supplémentaire, tandis que les plantes C4 ont augmenté de 24% de plus.
«Je ne suis pas du tout surpris qu'une expérience comme celle-ci produise l'inattendu», explique l'écologiste forestier Rich Norby de l’Oak Ridge National Laboratory au Tennessee. Norby a mené un projet différent qui a testé la réponse d'une forêt à l'élévation du CO 2 pendant 12 ans, et dit que les nouveaux résultats soulignent l'importance de telles expériences à long terme.
En particulier, dit Norby, la fertilité du sol peut affecter la façon dont les plantes répondent au CO 2 à long terme.
En fait, les éléments nutritifs du sol ont peut-être joué un rôle clé dans la volte-face du Minnesota. Sans l'azote dont ils ont besoin, les plantes ne peuvent pas tirer parti du CO 2 supplémentaire, peu importe combien il y a.Au cours de l'expérience, l'azote est devenu plus rare pour les plantes C3, mais plus abondant pour les plantes C4. L'équipe soupçonne que des différences dans la matière végétale en décomposition pourraient avoir entraîné des changements au fil du temps dans la communauté des microbes qui traitent l'azote dans le sol et le rendent disponible pour les plantes.
Puisque les prairies couvrent 30 à 40% de la superficie terrestre, Reich affirme qu'il est important d'apprendre comment stocker du carbone à l'avenir. Si les prairies du monde entier se comportent comme dans l'expérience, les prairies C4 - situées dans des régions chaudes et sèches - peuvent absorber plus de CO 2 que prévu, tandis que les plantes C3 plus abondantes pourraient absorber moins de CO 2 . En ce qui concerne les cultures, qui peuvent être C3 comme le blé ou C4 comme le maïs, l'avenir est encore moins clair puisque les terres agricoles sont très bien gérées et souvent fertilisées avec de l'azote.
D'autres études sont nécessaires pour déterminer si, et comment, les usines du monde pourraient changer dans leur réponse à l'augmentation de CO 2 . En attendant, dit Reich, "cela signifie que nous ne devrions pas être aussi confiants que nous avons raison quant à la capacité des écosystèmes à sauver nos peaux."