C'est un long chemin entre le centre de la Pennsylvanie et le Groenland—au moins 2, 000 milles, mais Laura Radville est venue à Penn State pour étudier le changement climatique dans la "capitale mondiale des icebergs".

Cependant, les recherches menées au Groenland par le natif de Boston ne portaient pas du tout sur la glace, mais plutôt des plantes, des arbustes arctiques pour être précis. Son travail s'est concentré sur la façon dont la hausse des températures de l'air affecte la croissance des feuilles et des tiges bien plus que la croissance des racines, peut-être "découpler" le développement des plantes aériennes et souterraines, ou phénologie.

"Le Collège des sciences agricoles de Penn State envoie des professeurs et des étudiants au Groenland pour mener des recherches depuis des années, et je voulais aller étudier le changement climatique parce que c'est un énorme problème, " dit Radville, un doctorant en écologie. "C'était un projet particulièrement cool parce que j'ai pu aller dans la toundra."

Des changements dans les modèles de croissance des plantes ont été largement rapportés en réponse au réchauffement climatique, et il est bien documenté que le réchauffement favorise généralement la croissance des plantes aériennes, a noté Radville, qui est conseillé par David Eissenstat, professeur de physiologie des plantes ligneuses. Mais l'influence du réchauffement sur la phénologie des racines n'est pas claire.

La plupart des modèles de biosphère terrestre supposent que la croissance des racines et des pousses se produit en même temps et est influencée par le réchauffement de la même manière, mais des études récentes suggèrent que ce n'est pas le cas. Il est particulièrement important de tester cette hypothèse dans l'Arctique, Radville a souligné, où plus de 70 pour cent de la biomasse végétale peut être souterraine et où le réchauffement se produit plus rapidement que dans d'autres écosystèmes.

Dans un article publié dans Climate Change Responses au début de cette année, Radville a signalé que la croissance maximale des racines s'est produite deux semaines et demie avant la croissance des feuilles dans la toundra au Groenland, suggérant que la phénologie des racines printanières n'est pas contrôlée par le carbone produit pendant la photosynthèse printanière. Cela peut dissocier la phénologie des racines printanières de la phénologie printanière des pousses.

Conformément à un tel découplage, la croissance printanière des feuilles a été favorisée par le réchauffement et retardée par l'herbivorie des caribous migrateurs, mais ni l'un ni l'autre n'a affecté de manière significative la phénologie des racines. La croissance des racines n'était pas déterminée par la température du sol et se produisait à des températures proches du point de congélation au-dessus du pergélisol. En outre, la production estivale de racines semble être liée à l'humidité du sol.

Plus récemment Radville, qui a obtenu un baccalauréat en biologie au College of the Holy Cross dans le Massachusetts et une maîtrise en biologie à l'Université de Rhode Island, ont trouvé une déconnexion similaire entre la croissance des racines et la croissance des feuilles et des tiges des plants de vigne dans deux régions très éloignées. Dans un article de recherche publié ce mois-ci dans le Journal américain de botanique , elle a rapporté qu'une analyse sur plusieurs années a montré que la phénologie du raisin aérien réagit différemment de la phénologie souterraine aux changements de température de l'air.

"Le réchauffement climatique pourrait découpler davantage le calendrier de croissance aérienne et souterraine, et c'est important à comprendre parce que, par exemple, les viticulteurs doivent savoir quand mettre de l'eau et des nutriments au fur et à mesure que les racines poussent, " dit-elle. " Mais vous ne pouvez pas vraiment évaluer la croissance des racines en fonction du moment où les feuilles poussent. Et le changement climatique rend plus difficile de deviner quand les racines poussent. »

Dans les vignes, Des chercheurs de Penn State ont enterré des tubes en plastique transparent appelés minirhizotrons autour de plantes sélectionnées pour examiner le moment de la production de racines de raisin. La recherche s'est étendue sur cinq ans à Fredonia, New York, et sur une période de trois ans à Oakville, Californie. De minuscules caméras ont été guidées dans les tubes, sous la terre, pour documenter la croissance des racines adjacentes.

L'effet du changement climatique sur les arbustes de la toundra ne devrait pas attirer l'attention des amateurs de vin inquiets de la croissance future de leurs raisins préférés, mais c'est quand meme important, selon Radville. La communauté de plantes Graminoïdes qu'elle a étudiées au Groenland est aussi importante pour les rennes et les bœufs musqués qui y paissent abondamment que les raisins Concord et Merlot le sont pour les connaisseurs de vin.

« Les arbustes de la toundra sont broutés par de grands herbivores depuis des milliers d'années; cependant, Les recherches de l'État de Pennsylvanie ont montré qu'en raison du changement climatique, les feuilles poussent plus tôt dans l'année, " dit-elle. " Mais les caribous migrent à la même heure chaque printemps, et ils préfèrent et ont besoin des très jeunes, feuilles tendres. Des recherches antérieures ont montré que si les feuilles sortent trop tôt, puis quand le caribou arrive là-bas, les feuilles tendres ne sont pas disponibles. Par conséquent, les animaux ont moins de petits, et cela a un impact sur la population de caribous.

Nous commençons seulement à apprendre les effets - subtils et moins subtils - du réchauffement dans des écosystèmes comme la toundra et les régions viticoles, Radville ajouté. "Les implications du découplage de la croissance des plantes aériennes et souterraines pourraient être substantielles pour la précision des modèles d'absorption du carbone du changement climatique. À l'heure actuelle, ils ne tiennent pas compte du fait que les racines et les feuilles ne font pas la même chose."