Les forêts tropicales humides sur des sols humides infertiles abritent plus de la moitié de toutes les espèces végétales. Arbustes sur sols secs infertiles dans le sud-ouest de l'Australie, appelées en plaisantant « forêts tropicales à hauteur de genou », soutenir un autre 20 pour cent de toutes les plantes. La rareté des nutriments est le dénominateur commun. Dans les deux écosystèmes, les plantes s'associent aux bactéries du sol ou aux champignons pour collecter plus efficacement les nutriments. Cependant, le choix des coéquipiers microbiens par les plantes influence une série d'autres interactions plante-sol qui aident à expliquer pourquoi des environnements aussi différents sont si biologiquement diversifiés, disent les scientifiques et collègues du Smithsonian dans le journal, Science .

Le sol grouille de bactéries et de champignons, certaines maladies et nocives, certains utiles. Les plantes profitent des réseaux d'hyphes fongiques et de bactéries pour capter l'azote, phosphore et autres nutriments de leur environnement.

Selon les microbes avec lesquels une plante s'associe :bactéries fixatrices d'azote, des champignons mycorhiziens ou pas de microbes du tout (certaines plantes forment des racines en grappe qui ne nécessitent pas de partenaires microbiens), il subit une rétroaction positive ou négative de la part d'autres microbes de son environnement.

Les chercheurs ont fait pousser des plantes dans le sol associées à leur propre espèce ou à d'autres espèces végétales. Ils ont observé des cas de rétroaction négative, quand les plantes cultivées dans le sol de leur propre espèce font pire, et des cas de retours positifs, quand ils font mieux. Le type de rétroaction était lié à leur stratégie d'absorption des nutriments. Plus important encore, les retours d'expérience peuvent expliquer le maintien de la grande diversité du maquis.

« Bien que ces résultats proviennent de zones arbustives qui connaissent un climat méditerranéen, ils sont pertinents pour notre compréhension de l'écologie des forêts tropicales, car ils suggèrent que les stratégies d'acquisition de nutriments entraînent des modèles de variation dans les rétroactions plante-sol », a déclaré Ben Turner, scientifique du Smithsonian Tropical Research Institute (STRI). "Par exemple, un travail considérable au STRI a montré que dans les forêts néotropicales de plaine, où les arbres s'associent principalement avec des champignons mycorhiziens arbusculaires, les rétroactions prédominantes entre les plantes et les microbes du sol sont négatives, c'est-à-dire les semis s'en sortent moins bien lorsqu'ils poussent à proximité d'adultes de la même espèce. En revanche, dans les hautes terres tropicales près de la station de terrain Smithsonian à Fortuna, Panama, certaines espèces d'arbres s'associent aux champignons ectomycorhiziens et dominent de vastes étendues de forêt, suggérant des rétroactions plante-sol positives."

Pendant de nombreuses années, les biologistes tropicaux se sont efforcés d'expliquer clairement pourquoi il y a tant d'espèces d'arbres de la forêt tropicale. "Avec tant d'espèces de plantes et d'arbres sous les tropiques, la gamme complète des stratégies d'acquisition de nutriments employées par toutes ces espèces est en grande partie inconnue, " a déclaré Graham Zemunik, stagiaire post-doctoral au STRI, "Donc une gamme de retours plantes-sols, comme on le voit dans ces broussailles au climat méditerranéen en Australie, peut également avoir lieu ici."

"Cette année, nous avons reçu une importante subvention de la Fondation Simons qui nous permet de capitaliser sur notre héritage de 100 ans de recherche tropicale, " dit William Wcislo, directeur adjoint du STRI. "Nous construisons une équipe pour intégrer la génétique, génomique, la science du sol, la microbiologie et la science des plantes pour comprendre le rôle du microbiome à des échelles allant des plantes individuelles aux écosystèmes forestiers tropicaux. »