Dans et autour des racines enchevêtrées du sol forestier, les champignons et les bactéries se développent avec les arbres, échangeant des nutriments contre du carbone dans un vaste enchevêtrement mondial.
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© Sora Hasler
Aquarelle illustrant la relation entre les arbres, les champignons et les bactéries à l'échelle mondiale.
Une récente initiative pour cartographier les relations symbiotiques les plus abondantes — impliquant plus de 1,1 million de sites forestiers et 28 000 espèces d'arbres — a révélé des facteurs qui déterminent les lieux propices de croissance des différents types de symbiotes. Ces travaux pourraient aider les scientifiques à comprendre comment les partenariats symbiotiques structurent les forêts du monde et de quelle manière ils pourraient être affectés par le réchauffement climatique.


Commentaire : Il serait tout aussi intéressant de profiter de l'aubaine pour tenter de comprendre comment ces partenariats symbiotiques pourraient être affectés par un refroidissement climatique. Faire d'une pierre deux coups. Au cas où.


Pour produire ces cartes publiées le 16 mai dans la revue Nature, les chercheurs de l'université de Stanford ont travaillé avec une équipe de plus de deux cents scientifiques. Sur la base de ces travaux, ils ont révélé un nouveau principe biologique, que l'équipe a nommé le principe de Read d'après le pionnier de la recherche en symbiose Sir David Read.

Pour présenter la manière dont ils pourraient appliquer cette recherche à travers un exemple, les scientifiques ont utilisé leur carte pour établir un scénario prédictif sur la façon dont les symbioses pourraient changer d'ici 2070 si les émissions de carbone se poursuivent sans faiblir. Ce scénario a entraîné une réduction de dix pour cent de la biomasse des espèces d'arbres spécifiquement associées à un type de champignons que l'on trouve principalement dans les régions plus froides. Les chercheurs ont indiqué qu'une telle perte pourrait entraîner une augmentation du carbone dans l'atmosphère parce que ces champignons ont tendance à augmenter la quantité de carbone stockée dans le sol.


Commentaire : Dans le cadre d'un scénario de refroidissement climatique, un peu plus de CO2 ne pourra pas faire de mal, tout le contraire. Avec un ratio de 0,035 % des gaz qui constituent l'air sec de l'atmosphère terrestre, il n'y a pas de quoi s'affoler. Les hausses de la température atmosphérique et du CO2 seront bienfaisantes dans de nombreux pays (quel que soit le scénario) et c'est pour l'avoir écrit que le chef du service météo de France Télévision a été licencié en 2015.


Brian Steidinger, chercheur postdoctoral à Stanford et l'un des auteurs principaux de l'article déclare :
« Il n'y a qu'un nombre limité de types symbiotiques différents et nous démontrons qu'ils obéissent à des règles claires. Nos modèles prédisent des modifications massives dans l'état symbiotique des forêts du monde entier — des modifications qui pourraient affecter le climat dans lequel vos petits-enfants vont vivre. »



Commentaire : On nous parle souvent de l'impact du monde futur sur nos petits-enfants mais rarement de l'impact de nos petits-enfants sur ce même monde, compte tenu des modifications engendrées chez l'être humain par toute une panoplie de polluants (dont le dioxyde d'azote, les substances chimiques de synthèse, 2 404 essais nucléaires dont 521 atmosphériques et 1 883 souterrains, etc.) qui affectent l'intégrité même de l'espèce humaine telle qu'on la connaît ? L'impact entre deux choses est bilatéral.


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© Brian Steidinger
Une des trois cartes montrant la répartition des arbres susceptibles d'être associés aux trois principaux types de bactéries ou de champignons symbiotiques. — Sur celle-là, il s'agit du pourcentage de biomasse des arbres associés aux champignons ectomycorhiziens
Les trois symbioses

Cachées à la plupart des observateurs, ces synergies entre les royaumes dans une relation réciproque des microbes et des arbres sont très diverses. Les chercheurs se sont concentrés sur la cartographie de trois des types de symbioses parmi les plus courants : les champignons mycorhiziens arbusculaires, les champignons ectomycorhiziens et les bactéries qui fixent l'azote. Chacun de ces types englobe des milliers d'espèces de champignons ou de bactéries qui forment des partenariats uniques avec différentes espèces d'arbres.

Il y a trente ans, M. Read a dessiné à la main des cartes indiquant, selon lui, l'emplacement possible de différents champignons symbiotiques en fonction des nutriments qu'ils fournissent. Les champignons ectomycorhiziens nourrissent les arbres directement en leur fournissant de l'azote provenant de la matière organique — comme les feuilles en décomposition — et seraient selon Read plus efficaces dans les endroits plus frais où les feuilles mortes sont présentes en abondance et la décomposition assez lente. En revanche, il pensait que les champignons mycorhiziens arbusculaires domineraient sous les tropiques où la croissance des arbres est limitée par le phosphore du sol. Des recherches menées par d'autres scientifiques ont montré que les bactéries fixatrices d'azote ont une faible croissance par temps froid.

Il a cependant fallu patienter pour tester les idées de Read parce qu'établir la preuve exigeait la collecte de données auprès d'un grand nombre d'arbres dans diverses parties du monde. Ces informations sont devenues disponibles grâce à l'Initiative mondiale pour la biodiversité forestière (Global Forest Biodiversity Initiative - GFBI), qui a étudié les forêts, les zones boisées et les savanes de tous les continents (sauf l'Antarctique) ainsi que les écosystèmes de la planète.

L'équipe a intégré l'emplacement de trente-et-un millions d'arbres de cette base de données ainsi que des informations sur les champignons ou bactéries symbiotiques les plus souvent associés à ces espèces dans un algorithme d'apprentissage qui a déterminé comment différentes variables comme le climat, la chimie du sol, la végétation et la topographie semblent influencer la prévalence de chaque symbiose. Les chercheurs ont ainsi découvert que les bactéries fixant l'azote sont probablement limitées par la température et l'acidité du sol, alors que les deux types de symbioses fongiques sont fortement influencées par des variables qui influent sur les taux de décomposition de la matière organique dans l'environnement, comme la température et l'humidité.
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© Brian Steidinger
Une des trois cartes montrant la répartition des arbres susceptibles d'être associés aux trois principaux types de bactéries ou de champignons symbiotiques. — Sur celle-ci, il s'agit du pourcentage de biomasse des arbres associés aux champignons mycorhiziens arbusculaires
Kabir Peay, professeur adjoint de biologie à l'École des sciences humaines et l'un des auteurs principaux de l'étude a déclaré :
« Il s'agit de tendances mondiales étonnamment puissantes, tout aussi remarquables que d'autres tendances mondiales fondamentales en matière de biodiversité. Mais avant d'être en possession de ces données, la connaissance de ces modèles était limitée aux experts en écologie mycorhizienne (ou écologie fixatrice d'azote), même si cette dernière est importante pour un large éventail d'écologistes, de biologistes de l'évolution et de géologues. »
Bien que la recherche appuie l'hypothèse de Read — trouver des champignons mycorhiziens arbusculaires dans les forêts plus chaudes et des champignons ectomycorhiziens dans les forêts plus froides — les transitions entre biomes d'un type symbiotique à un autre étaient bien plus brutales qu'envisagé initialement, en fonction des changements graduels des différentes variables affectant la décomposition. Les scientifiques en ont conclu que ceci confirmait une autre hypothèse : celle où les champignons ectomycorhiziens modifient leur environnement local pour réduire davantage les taux de décomposition.

Cette boucle de rétroaction peut contribuer à expliquer pourquoi les chercheurs ont observé une réduction de dix pour cent des champignons ectomycorhiziens lorsqu'ils ont simulé un scénario se basant sur la poursuite des émissions de carbone jusqu'en 2070. Des températures plus chaudes pourraient contraindre les champignons ectomycorhiziens à franchir un point de basculement climatique, au-delà de la gamme des environnements qu'ils peuvent actuellement modifier à leur gré.


Commentaire : La thèse du réchauffement climatique prétendument anthropique repose entre autres sur des modèles informatiques complexes censés prouver la responsabilité humaine. Ces modèles climatiques sont certes très complexes, mais le moins que l'on soit en droit d'attendre des modélisateurs, c'est qu'ils valident leurs modèles en confrontant les résultats de simulations a posteriori, avec les observations passées (history matching). Pour recaler et valider un modèle, il faut comparer, dans un certain nombre de cas tests, ses sorties avec le résultats d'expériences, réalisées avec les mêmes conditions initiales et les mêmes conditions limites que celles considérées par le modèle.

Mais ils ne s'en sont jamais donné la peine car ils savaient que leurs modèles auraient échoué. Quand on rentre des équations incomplètes ou erronées dans un modèle, les résultats produits par ce dernier ne méritent que de terminer à la poubelle.


Coopération cartographique

Les informations nécessaires à l'établissement de cette carte représentent des arbres réels provenant de plus de soixante-dix pays et une collaboration, dirigée par Jingjing Liang de l'université Purdue et Tom Crowther de l'ETH Zürich, entre des centaines de chercheurs qui parlent différentes langues, étudient différents écosystèmes et sont confrontés à différents défis. Steidinger explique :
« L'ensemble de ces données représente plus de 1,1 million de parcelles forestières et chacune d'entre elles a été évaluée par une personne sur le terrain. Dans de nombreux cas, et dans le cadre de ces évaluations, ces personnes en ont profité pour étreindre les arbres. Tous ces efforts — longues marches à pieds, sueur, tiques et journées à rallonge — sont sur cette carte. »
Les cartes de cette étude seront mises gratuitement à la disposition des autres scientifiques dans l'espoir de les aider à inclure des symbiotes d'arbres dans leurs travaux. À l'avenir, les chercheurs ont l'intention d'étendre leurs explorations au-delà des forêts et de continuer à essayer de comprendre comment le changement climatique affecte les écosystèmes.

Source de l'article : Phys.org
Traduction : Sott.net