Des recherches récentes menées par Penn State indiquent que les arbres situés dans des environnements plus chauds et plus secs ont du mal à absorber le dioxyde de carbone, compromettant ainsi leur capacité à lutter contre le changement climatique. L’étude met en évidence une augmentation de la photorespiration – un processus par lequel les arbres stressés libèrent du CO2 – dans ces conditions, remettant en question l’efficacité des arbres en tant que puits naturels de carbone dans un monde en réchauffement. Crédit : Issues.fr.com
Les arbres ont du mal à séquestrer le dioxyde de carbone (CO2) qui piége la chaleur dans des climats plus chauds et plus secs, ce qui signifie qu’ils pourraient ne plus servir de solution pour compenser l’empreinte carbone de l’humanité alors que la planète continue de se réchauffer, selon une nouvelle étude menée par Penn State. des chercheurs.
« Nous avons constaté que les arbres des climats plus chauds et plus secs toussent au lieu de respirer », a déclaré Max Lloyd, professeur adjoint de recherche en géosciences à Penn State et auteur principal de l’étude récemment publiée dans Actes de l’Académie nationale des sciences. « Ils renvoient bien plus de CO2 dans l’atmosphère que les arbres dans des conditions plus fraîches et plus humides. »
Grâce au processus de photosynthèse, les arbres éliminent le CO2 de l’atmosphère pour produire une nouvelle croissance. Pourtant, dans des conditions stressantes, les arbres rejettent du CO2 dans l’atmosphère, un processus appelé photorespiration. En analysant un ensemble de données mondiales sur les tissus des arbres, l’équipe de recherche a démontré que le taux de photorespiration est jusqu’à deux fois plus élevé dans les climats plus chauds, en particulier lorsque l’eau est limitée. Ils ont découvert que le seuil de cette réponse dans les climats subtropicaux commence à être franchi lorsque les températures diurnes moyennes dépassent environ 68 degrés. Fahrenheit et s’aggraver à mesure que les températures augmentent encore.
Le rôle compliqué des plantes dans l’adaptation au climat
Les résultats compliquent une croyance largement répandue sur le rôle des plantes dans l’extraction ou l’utilisation du carbone de l’atmosphère, offrant ainsi de nouvelles informations sur la manière dont les plantes pourraient s’adapter au changement climatique. Il est important de noter que les chercheurs ont noté qu’à mesure que le climat se réchauffe, leurs résultats démontrent que les plantes pourraient être moins capables d’extraire le CO2 de l’atmosphère et d’assimiler le carbone nécessaire au refroidissement de la planète.
« Nous avons déséquilibré ce cycle essentiel », a déclaré Lloyd. « Les plantes et le climat sont inextricablement liés. Ce sont les organismes photosynthétiques qui absorbent le plus de CO2 dans notre atmosphère. C’est un gros bouton sur la composition de l’atmosphère, ce qui signifie que de petits changements ont un impact important.
Les plantes absorbent actuellement environ 25 % du CO2 émis par les activités humaines chaque année, selon le ministère américain de l’Énergie, mais ce pourcentage est susceptible de diminuer à l’avenir à mesure que le climat se réchauffe, a expliqué Lloyd, surtout si l’eau se fait plus rare.
« Quand nous pensons à l’avenir du climat, nous prédisons que le CO2 va augmenter, ce qui en théorie est bon pour les plantes car ce sont les molécules qu’elles respirent », a déclaré Lloyd. « Mais nous avons montré qu’il y aura un compromis dont certains modèles dominants ne tiennent pas compte. Le monde va se réchauffer, ce qui signifie que les plantes seront moins capables d’absorber ce CO2. »
En analysant un ensemble de données mondiales sur les tissus des arbres, une équipe dirigée par des chercheurs de Penn State a démontré que le taux de photorespiration des arbres est jusqu’à deux fois plus élevé dans les climats plus chauds, en particulier lorsque l’eau est limitée. Ils ont découvert que le seuil de cette réponse dans les climats subtropicaux, comme cette partie de la région de la crête et de la vallée des Appalaches, commence à être franchi lorsque les températures diurnes moyennes dépassent environ 68 degrés Fahrenheit et s’aggrave à mesure que les températures augmentent davantage. Crédit : Warren Reed/Penn State
Dans l’étude, les chercheurs ont découvert que la variation de l’abondance de certains isotopes d’une partie du bois appelés groupes méthoxyles sert de traceur de la photorespiration dans les arbres. Vous pouvez considérer les isotopes comme des variétés d’atomes, a expliqué Lloyd. Tout comme vous pouvez avoir des versions de glace à la vanille et au chocolat, les atomes peuvent avoir différents isotopes avec leurs propres « saveurs » uniques en raison des variations de leur masse. L’équipe a étudié les niveaux de « saveur » méthoxyle de l’isotope dans des échantillons de bois provenant d’une trentaine de spécimens d’arbres provenant de divers climats et conditions à travers le monde pour observer les tendances de la photorespiration. Les spécimens provenaient d’archives du Université de Californie, Berkeleyqui contient des centaines d’échantillons de bois collectés dans les années 1930 et 1940.
« La base de données était à l’origine utilisée pour former les forestiers à identifier les arbres de différents endroits du monde, nous l’avons donc réutilisée pour essentiellement reconstruire ces forêts afin de voir dans quelle mesure elles absorbaient bien le CO2 », a déclaré Lloyd.
Jusqu’à présent, les taux de photorespiration ne pouvaient être mesurés en temps réel qu’à l’aide de plantes vivantes ou de spécimens morts bien conservés qui retenaient des glucides structurels, ce qui signifiait qu’il était presque impossible d’étudier la vitesse à laquelle les plantes absorbaient le carbone à grande échelle ou dans le passé. , a expliqué Lloyd.
Regarder vers le passé pour comprendre l’avenir
Maintenant que l’équipe a validé un moyen d’observer le taux de photorespiration à l’aide du bois, il a déclaré que cette méthode pourrait offrir aux chercheurs un outil permettant de prédire dans quelle mesure les arbres pourraient « respirer » à l’avenir et comment ils se comportaient dans les climats passés.
La quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmente rapidement ; elle est déjà plus grande qu’à aucun autre moment au cours des 3,6 millions d’années, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration. Mais cette période est relativement récente dans les temps géologiques, a expliqué Lloyd.
L’équipe va maintenant travailler à découvrir les taux de photorespiration dans un passé ancien, il y a des dizaines de millions d’années, en utilisant du bois fossilisé. Les méthodes permettront aux chercheurs de tester explicitement les hypothèses existantes concernant l’influence changeante de la photorespiration des plantes sur le climat au fil des temps géologiques.
« Je suis géologue, je travaille dans le passé », a déclaré Lloyd. « Donc, si nous nous intéressons à ces grandes questions sur le fonctionnement de ce cycle lorsque le climat était très différent de celui d’aujourd’hui, nous ne pouvons pas utiliser de plantes vivantes. Il faudra peut-être remonter des millions d’années en arrière pour mieux comprendre à quoi pourrait ressembler notre avenir.
Les autres auteurs de l’article sont Rebekah A. Stein, Daniel A. Stolper, Daniel E. Ibarra et Todd E. Dawson de l’Université de Californie à Berkeley ; Richard S. Barclay et Scott L. Wing du Musée national d’histoire naturelle Smithsonian et David W. Stahle de l’Université de l’Arkansas.
Les travaux ont été financés en partie par l’Institut Agouron, la Fondation Heising-Simons et la National Science Foundation des États-Unis.
