La théorie écologique acceptée dit que les sols pauvres limitent la productivité des forêts tropicales, mais l'ajout de nutriments comme engrais augmente rarement la croissance des arbres, suggérant que la productivité n'est pas limitée par les nutriments après tout. Des chercheurs du Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) ont résolu cette apparente contradiction, montrant que le phosphore limite la croissance d'espèces d'arbres individuelles mais pas de communautés forestières entières. leurs résultats, publié en ligne dans La nature , 8 mars ont des implications considérables pour comprendre la croissance et le changement des forêts.

De vastes régions des tropiques se trouvent sur des paysages anciens où les nutriments dérivés des roches ont été lessivés par des années de fortes pluies. Le phosphore est particulièrement rare, car les oxydes de fer qui donnent aux sols tropicaux leur couleur rouge caractéristique se lient au phosphore, le rendant indisponible pour les plantes. Cependant, l'ajout d'engrais à diverses forêts en Afrique, L'Asie du Sud-Est et les Amériques n'ont pas augmenté la croissance des arbres. Le seul endroit où la fertilisation a entraîné une croissance accrue des arbres était à Hawaï, où la forêt est dominée par une seule espèce d'arbre.

Une autre façon d'étudier la limitation des éléments nutritifs consiste à comparer les taux de croissance des arbres dans les forêts qui diffèrent naturellement par la disponibilité des éléments nutritifs du sol :le pays tropical minuscule mais très riche en biodiversité du Panama offre un cadre idéal pour cela. La géologie complexe du centre du Panama signifie que les niveaux naturels de phosphore disponible pour les plantes dans le sol varient de plus de 300 fois, ce qui est similaire à la gamme de disponibilité de phosphate dans les sols tropicaux du monde entier. Et parce que les sols du Panama varient également en termes d'humidité et d'autres nutriments tels que l'azote, calcium et potassium, les chercheurs peuvent étudier simultanément les effets de ces variables sur la croissance.

Pour examiner l'effet du phosphore sur la croissance des arbres, les chercheurs en ont mesuré 19, 000 arbres individuels dans 541 espèces d'arbres différentes dans une série de parcelles de surveillance forestière à long terme qui font partie du réseau Forest Global Earth Observatory (Smithsonian ForestGEO) géré par le Center for Tropical Forest Science du STRI. En moyenne, les taux de croissance des espèces d'arbres individuelles ont augmenté dans les sols avec des niveaux plus élevés de phosphore disponible pour les plantes, conforme à la théorie écologique. Étonnamment, cependant, les espèces d'arbres présentes sur les sols pauvres en phosphore ont poussé plus vite, en moyenne, que les espèces poussant sur des sols riches en phosphore. Et dans une dernière tournure, la variation des espèces d'arbres présentes à travers les parcelles signifiait que les taux de croissance à l'échelle de la communauté ne changeaient pas en fonction du niveau de phosphore du sol.

« Constater que les espèces adaptées aux sols pauvres en phosphore poussent si vite a été une vraie surprise, " dit Ben Turner, STRI personnel scientifique, qui a dirigé l'étude. "Nous ne comprenons toujours pas pourquoi cela se produit, ni pourquoi les espèces riches en phosphore ne croissent pas plus vite qu'elles ne le sont. Peut-être que les arbres investissent du phosphore supplémentaire dans la reproduction plutôt que dans la croissance, par exemple, parce que les graines, les fruits et le pollen sont riches en phosphore. Pour l'instant, ces résultats nous aident à comprendre comment la fertilité des sols influence la croissance des arbres dans les forêts tropicales, et démontre une fois de plus le pouvoir de la diversité tropicale pour nous surprendre."

"Cette étude met en évidence notre compréhension limitée de la façon dont les plantes s'adaptent aux sols pauvres en phosphore, un défi important pour les agriculteurs dans une grande partie des tropiques, " a déclaré Jim Dalling, Associé de recherche STRI et professeur et chef du département de biologie végétale à l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign. « Comparer la façon dont les plantes adaptées à une disponibilité élevée ou faible en phosphore acquièrent et utilisent ce nutriment essentiel pourrait suggérer de nouvelles approches pour augmenter la production alimentaire sans recourir à des engrais coûteux. »