La photosynthèse végétale était stable pendant des centaines d'années avant la révolution industrielle, mais a connu une croissance rapide au 20e siècle, selon une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans La nature .

"Pratiquement toute la vie sur notre planète dépend de la photosynthèse, " a déclaré le professeur Elliott Campbell de l'UC Merced, qui a dirigé la recherche. "Garder un œil sur la croissance mondiale des plantes devrait être un objectif central pour la race humaine."

La photosynthèse est le processus par lequel les plantes utilisent la lumière du soleil pour convertir le dioxyde de carbone (CO2) en glucides pour alimenter leur croissance et d'autres activités.

Encore, les chercheurs n'ont pas une image claire des tendances mondiales de la photosynthèse au cours des derniers siècles. Certaines activités humaines pourraient avoir stimulé la croissance des plantes, tandis que d'autres pourraient avoir entravé la photosynthèse. Les résultats contradictoires de différentes expériences ont alimenté le débat scientifique pendant des années.

Mais peut-être pas pour longtemps. Campbell et une interdisciplinaire, Une équipe internationale de scientifiques a découvert un enregistrement chimique de la photosynthèse mondiale couvrant des centaines d'années.

"Les études précédentes couvraient de petites zones physiques ou de courtes périodes de temps, ", a déclaré Campbell. "Nous avons entrepris de trouver un record à long terme pour toute la planète."

Les chercheurs estiment que la somme de toutes les photosynthèses végétales sur Terre a augmenté de 30 % au cours des 200 ans qu'ils ont enregistrés.

« Des études ont déjà démontré des changements sans précédent du climat et des gaz à effet de serre durant l'ère industrielle, " a déclaré Campbell. " Maintenant, nous avons la preuve qu'il y a également un changement fondamental dans les plantes de la Terre. "

L'effet net

La recherche n'a pas identifié la cause de l'augmentation de la photosynthèse, mais les modèles informatiques ont montré plusieurs processus qui pourraient, ensemble, créer un si grand changement dans la croissance mondiale des plantes.

Les principaux candidats sont la hausse des niveaux de CO2 atmosphérique, un résultat d'émissions provenant d'activités humaines; des saisons de croissance plus longues, un résultat du changement climatique causé par les émissions de CO2; et la pollution azotée, un autre résultat de la combustion des combustibles fossiles et de l'agriculture.

Les activités humaines qui sous-tendent la croissance de la photosynthèse ont des conséquences à la fois positives et négatives.

« La hausse du niveau de CO2 stimule les rendements des cultures, " dit Campbell, qui est avec l'École d'ingénierie et l'Institut de recherche de la Sierra Nevada. "Mais cela profite également aux mauvaises herbes et aux espèces envahissantes. Plus important encore, Les émissions de CO2 provoquent le changement climatique, ce qui augmentera les inondations des villes côtières, conditions météorologiques extrêmes et acidification des océans."

Un autre effet de l'augmentation de la photosynthèse est qu'elle peut amener les plantes à éliminer le CO2 de l'air et à le stocker dans les écosystèmes. Malheureusement, Les émissions de CO2 provenant de la combustion de combustibles fossiles dépassent toute absorption par les plantes.

"L'augmentation de la photosynthèse n'a pas été assez importante pour compenser la combustion des combustibles fossiles, " a déclaré le co-auteur de l'article Joe Berry, de la Carnegie Institution for Science. "Les freins de la nature ont déjà été débordés. Alors maintenant, c'est à nous de trouver comment réduire la concentration de CO2 dans l'atmosphère."

Secrets dans la neige

Les chercheurs ont découvert le record de la photosynthèse mondiale en analysant les données de neige antarctique capturées par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Les gaz piégés dans différentes couches de neige antarctique permettent aux scientifiques d'étudier les atmosphères mondiales du passé. La clé était de trouver un gaz stocké dans la glace qui fournit un enregistrement de la croissance des plantes sur Terre.

Des études antérieures ont montré que le sulfure de carbonyle (COS) remplit cette fonction. Le COS est un cousin du CO2, et les plantes éliminent le COS de l'air grâce à un processus lié à la façon dont elles absorbent le CO2.

Alors que la photosynthèse est étroitement liée au niveau de COS atmosphérique, d'autres processus dans les océans, les écosystèmes et l'industrie peuvent également changer le niveau de COS.

Pour rendre compte de tous ces processus, Campbell a coordonné l'analyse entre les membres de l'équipe de recherche, dont Ulli Seibt de l'UCLA; Steve Smith du Pacific Northwest National Laboratory; Steve Montzka de la NOAA; Thomas Launois de l'Institut National de la Recherche Agronomique; Sauveur Belviso du Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement; Laurent Bopp du Laboratoire de Météorologie Dynamique; et Marko Laine de l'Institut météorologique finlandais. Leur travail a été financé par le département américain de l'Énergie, NOAA, l'Académie de Finlande, H2020 et le Conseil européen de la recherche.

La recherche future, les chercheurs ont dit, comprendra l'étude des changements actuels de la photosynthèse à l'aide des mesures continues du COS effectuées par la NOAA.

"Une partie de la prédiction de l'état futur de notre atmosphère dépend de la compréhension des mécanismes naturels et de leur évolution dans le temps, " dit Montzka, un chimiste de recherche avec NOAA. "Nous faisons des mesures et des observations, et si nous ne continuons pas à le faire, nous n'aurons pas les informations fondamentales nécessaires pour répondre aux questions importantes liées aux futurs changements atmosphériques."

Champ Chris, un climatologue de l'Université de Stanford qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré que les nouveaux résultats "fournissent une autre preuve confirmant la nature dynamique des écosystèmes de la Terre et la grande ampleur des changements causés par les actions humaines".