Les arbres centenaires ont peut-être joué un rôle clé dans la régulation du climat de la Terre au cours de la dernière période glaciaire, en « respirant » moins efficacement.
Une nouvelle étude, dirigée par un chercheur de Penn State et publiée dans Géosciences naturellesont examiné les empreintes chimiques du bois subfossile ou des arbres préservés de toute l'Amérique du Nord pour comprendre comment les plantes réagissaient à la faible teneur en dioxyde de carbone (CO2) niveaux et températures plus fraîches de la dernière période glaciaire, il y a environ 20 000 ans.
Les chercheurs ont découvert qu'à mesure que la température et le CO2 les niveaux ont chuté, les arbres dans de nombreux endroits ont augmenté leur photorespiration, un processus semblable à une respiration laborieuse pour les plantes et un signe qu'elles gaspillent potentiellement de l'énergie et rejettent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
L’augmentation des émissions de CO2 Il se peut que, par inadvertance, il ait maintenu le climat juste assez chaud avec suffisamment de carbone dans l'atmosphère pour que les plantes puissent survivre, agissant comme une sorte de frein à main naturel contribuant à maintenir l'environnement terrestre habitable.
« Lorsque nous réfléchissons à ce qui va se passer avec le changement climatique, une grande question se pose : si nous continuons à augmenter le CO2 atmosphérique2comment le monde végétal va-t-il réagir ? », a déclaré Max Lloyd, professeur adjoint de géosciences à Penn State et auteur principal de l'article.
« Nous avons découvert un lien évident entre les changements climatiques et les réponses de la biosphère. Comme le CO atmosphérique2 les niveaux et les températures ont chuté, de nombreuses plantes sont devenues moins efficaces pour fixer le carbone, ce qui a ralenti davantage l'absorption du CO2 de l'atmosphère. Il existe une boucle de rétroaction naturelle que nous commençons tout juste à comprendre. »
Pour étudier le comportement des plantes au cours de la dernière période glaciaire, qui a duré il y a environ 115 000 à 12 000 ans, Lloyd et ses collègues ont utilisé une nouvelle technique pour reconstruire les taux de photorespiration des arbres anciens.
La photorespiration est le processus par lequel les plantes absorbent de l'oxygène et libèrent du dioxyde de carbone, annulant ainsi une partie du travail de la photosynthèse, le processus par lequel les plantes produisent de l'énergie à partir de la lumière du soleil et du dioxyde de carbone.
La nouvelle technique utilisait un processus chimique qui mesure des molécules de plusieurs variétés rares, appelées isotopes agglomérés, dans le bois. Les isotopes ont des propriétés chimiques similaires mais des propriétés physiques différentes, et les isotopes agglomérés agissent comme une empreinte digitale pour la photorespiration, a expliqué Lloyd.
En comparant les analyses isotopiques des arbres de la période glaciaire avec les arbres modernes, l'équipe a découvert que les arbres des régions plus chaudes pendant la période glaciaire avaient des taux de photorespiration plus élevés que leurs homologues modernes, ce qui suggère qu'un faible taux de CO2 Les niveaux observés au cours de la dernière période glaciaire ont considérablement entravé la productivité des plantes, réduit la quantité de carbone qu’elles pouvaient stocker dans le bois et les sols, et ont plongé les plantes dans la détresse.
Certains des échantillons clés de l'étude provenaient des fosses de goudron de La Brea, en Californie du Sud, où les chercheurs ont analysé du bois de genévrier ancien conservé dans du goudron. L’équipe a trouvé des signes clairs de photorespiration élevée dans les échantillons, ce qui signifie que les arbres libéraient du CO.2 retour dans l'atmosphère presque aussi vite qu'ils l'ont retiré.
« Les fossiles végétaux relativement peu étudiés des fosses de goudron de La Brea constituent une excellente ressource pour comprendre les réponses des plantes au changement climatique, non seulement dans le passé, mais aussi dans le futur », a déclaré Regan Dunn, directrice adjointe adjointe du musée et des fosses de goudron de La Brea et co-auteur de l'article. « Nous ne faisons qu'effleurer la surface de ce que ces plantes anciennes peuvent nous dire. »
Les résultats aident à expliquer pourquoi des études antérieures ont montré que les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique ne sont jamais tombés en dessous du seuil d'environ 185 à 210 parties par million pendant les périodes glaciaires, a déclaré Lloyd.
« À notre connaissance, c'est la première fois que nous pouvons tester l'hypothèse de longue date selon laquelle une photorespiration élevée aurait contribué à maintenir le dioxyde de carbone atmosphérique à ces niveaux il y a des dizaines de milliers d'années », a déclaré Lloyd. « Pour tester cela, il fallait mesurer des arbres qui poussaient réellement à ce moment-là. »
Il a ajouté que la photorespiration est un contrôle clé de la quantité de carbone présente dans l’atmosphère. À une époque où il est urgent de modéliser des scénarios climatiques, Lloyd a déclaré qu'il était essentiel de comprendre et de prendre en compte l'effet des plantes sur l'atmosphère. Une façon de regarder vers l'avenir consiste à se tourner vers le passé et à étudier comment la biosphère terrestre a pu s'autoréguler lors de précédentes périodes de stress climatique.
« Nous essayons de comprendre comment les plantes réagissent aux changements dramatiques dans leur monde en examinant une époque où le climat changeait relativement rapidement », a déclaré Lloyd.
