Les sols libèrent chaque année environ 40 à 60 pétagrammes (Pg) de carbone dans l’atmosphère par le biais du métabolisme microbien. Le réchauffement climatique devrait améliorer encore davantage la respiration microbienne du sol, intensifiant ainsi les boucles de rétroaction carbone-climat positives. Il reste toutefois à déterminer si ces réactions pourraient s’affaiblir au fil des années.
Pour répondre à cette question, une équipe de recherche dirigée par le professeur Liu Juxiu du Jardin botanique de Chine méridionale de l'Académie chinoise des sciences a mené une étude d'une décennie qui a découvert un mécanisme tampon jusqu'alors inconnu dans les sols des forêts subtropicales, atténuant les effets du réchauffement climatique.
L’équipe a découvert qu’en cas de réchauffement à long terme, les communautés microbiennes du sol subissent une réorganisation fondamentale, formant des réseaux plus stables qui utilisent le carbone plus efficacement, réduisant ainsi les émissions de carbone dans l’atmosphère.
Publié dans Avancées scientifiques Le 12 novembre, les résultats remettent en question les prévisions actuelles des modèles climatiques en montrant que l'augmentation initiale de la libération de carbone par les sols réchauffés diminue avec le temps à mesure que le métabolisme microbien du carbone subit un ajustement thermique.
« Ce que nous avons observé est la réponse sophistiquée de la nature au stress environnemental », a déclaré le professeur Liu. « Les communautés microbiennes ne sont pas passives : elles restructurent activement leurs interactions pour maintenir la stabilité de l'écosystème dans des conditions changeantes. »
Les chercheurs ont démontré que l’efficacité de l’utilisation du carbone microbien (la fraction du carbone métabolisé allouée à la croissance microbienne) était positivement corrélée à la température du sol après une décennie de réchauffement. Cela contraste avec la réponse thermique négative prédite précédemment.
Notamment, ce changement n’a pas été motivé par des changements dans la diversité microbienne mais par une restructuration de la communauté microbienne vers des réseaux plus stables. Ces réseaux sont dominés par des micro-organismes efficaces à croissance lente (stratèges K), améliorant ainsi l’ajustement thermique du métabolisme microbien. En conséquence, la respiration et la croissance microbiennes sont revenues à des niveaux comparables à ceux des sols non réchauffés, compensant en partie les pertes initiales de carbone.
Les résultats ont des implications pour la modélisation climatique et la gestion des écosystèmes. Les chercheurs ont noté que les modèles actuels du système terrestre, dont beaucoup supposent des valeurs fixes pour l’efficacité de l’utilisation du carbone microbien, pourraient surestimer les pertes de carbone du sol à long terme. L’intégration de la dynamique des réseaux microbiens et des processus d’adaptation thermique dans ces modèles pourrait améliorer leur précision prédictive.
L’étude suggère également que des stratégies telles que l’inoculation microbienne ou d’autres approches de gestion visant à améliorer la stabilité microbienne du sol pourraient être développées afin de renforcer la résilience des forêts au changement climatique.
Toutefois, les chercheurs ont mentionné que cette capacité tampon n’est pas illimitée. « La réponse positive de la croissance des plantes que nous avons observée ne se produit pas nécessairement dans les forêts tropicales des basses terres, où les températures sont déjà plus élevées », a déclaré le professeur associé Zhou Shuyidan, un autre co-premier auteur de l'étude. « De plus, la sécheresse induite par le réchauffement pourrait affaiblir ou même perturber la capacité de la communauté microbienne à s'adapter à la température métabolique. »
En outre, l’étude souligne que si les sols des forêts subtropicales possèdent un pouvoir tampon intrinsèque contre le réchauffement climatique, cette résilience a des limites. Dans des scénarios de réchauffement plus intenses, ce tampon biologique pourrait être dépassé.
Cette étude fournit de nouvelles perspectives pour affiner les modèles climatiques et développer des solutions basées sur la nature pour lutter contre le changement climatique.
