En raison de leur distribution mondiale, les arbres ont un rôle extraordinaire dans l'élimination des quantités excessives de CO 2 rejeté dans l'atmosphère par l'activité humaine. Jusque là, cependant, aucun outil n'existe pour calculer avec précision l'absorption de dioxyde de carbone des arbres sur toute leur durée de vie. À l'aide d'une séquence d'une décennie d'anneaux de croissance annuels de pins, scientifiques du Centre RMN du Centre de biologie chimique de l'Université d'Umeå, (KBC) ont introduit une technique très avancée pour suivre le métabolisme du carbone des plantes et ses contrôles environnementaux. Cette technique jette les bases de paramétrisations bien améliorées des modèles de changement climatique et de végétation mondiale.

Dioxyde de carbone (CO 2 ) l'absorption par la photosynthèse des plantes est généralement considérée comme un moyen de contrer l'augmentation constante des concentrations de CO atmosphérique 2 et le changement climatique. Dans des expériences à court terme, CO élevé 2 a été trouvé pour augmenter la photosynthèse, mais il n'est pas certain que cet effet fortuit persistera au cours des prochaines décennies et sous des climats changeants.

Des chercheurs du Département de biochimie médicale et de biophysique de l'Université d'Umeå ont travaillé ces dernières années pour développer des méthodes permettant d'affiner les modèles climatiques, évaluer le rôle des plantes pour réduire la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, et aussi pour élucider comment le métabolisme des plantes est affecté par le changement climatique. Ces questions ne peuvent pas être résolues en utilisant des expériences à court terme, les chercheurs d'Umeå utilisent donc des archives de matériel végétal, et rechercher des traces de processus sur des décennies. Dans les publications précédentes, le groupe de recherche de Juergen Schleucher a montré que les modèles de végétation devraient considérer l'ensemble du métabolisme des plantes. Auparavant, ils utilisaient du matériel végétal historique dans des herbiers pour étudier le développement de la photosynthèse et du métabolisme des plantes sur une plus longue période de temps et étaient ainsi en mesure de faire des prédictions pour l'avenir dans des conditions climatiques modifiées.

Avec leur dernière publication dans la revue Rapports scientifiques , Thomas Wieloch et ses collègues d'Umeå, L'Autriche, La Suisse et les États-Unis rapportent une méthode innovante pour étudier le métabolisme d'un arbre tout au long de sa vie. Comme utiliser un microscope au lieu d'une loupe, les spécialistes de la RMN ont mesuré les rapports isotopiques du carbone (13C / 12C) aux six positions C-H individuelles dans le glucose photosynthétique. Cela contraste avec les techniques conventionnelles, qui ne résolvent pas les positions individuelles C-H, mais déterminer une valeur moyenne sur toutes les positions de glucose. Dans une série de cernes de pin noir (Pinus nigra), l'équipe a trouvé plusieurs nouveaux signaux qui rendent compte des processus métaboliques en plus du CO 2 prise. Ainsi, la nouvelle approche extrait des signaux plus bien définis, et multiplie le contenu informationnel des archives végétales telles que les cernes des arbres.

Les scientifiques ont ensuite examiné les cernes de 11 espèces d'arbres répartis dans le monde. "Nos résultats sur 11 espèces d'arbres montrent que les rapports 13C / 12C aux positions individuelles C-H laissent une empreinte de la régulation du métabolisme, qui semble être similaire pour toutes les espèces, ", a déclaré Thomas Wieloch.

« Nous avons détecté plusieurs signaux 13C jusqu'à présent inconnus dans les molécules de cellulose de nos échantillons de cernes d'arbres résolus chaque année. Cela signifie qu'en plus du CO 2 l'absorption, d'autres processus métaboliques influencent également les rapports 13C / 12C aux positions C-H individuelles, et les signaux faisant état de ces processus peuvent être extraits des séries de cernes. Les séries d'anneaux d'arbres peuvent couvrir des milliers d'années, ainsi, même les questions sur ce délai peuvent être abordées, " explique Thomas Wieloch.

"Cette étude montre que nous sommes capables d'examiner l'histoire métabolique des arbres avec une résolution beaucoup plus élevée, afin que nous puissions éventuellement détecter si les arbres s'acclimatent sous des climats changeants, " dit le professeur Juergen Schleucher, l'un des deux directeurs du Centre RMN d'Umeå. "Nous espérons vraiment que notre découverte que les rapports 13C / 12C varient entre les positions individuelles C-H de la cellulose des cernes des arbres permettra d'améliorer les interprétations des signaux isotopiques 13C / 12 C pour le cycle global du carbone. Sur la base de cette étude récente, nous allons maintenant proposer des mécanismes physiologiques à l'origine des nouveaux signaux métaboliques, afin que nous puissions éventuellement déchiffrer comment l'augmentation du CO 2 en combinaison avec le changement climatique affectent la croissance des arbres sur des décennies. »

« Ces résultats de recherche RMN les plus récents d'Umeå pourraient être très pertinents pour la foresterie car ils pourraient donner aux chercheurs en climatologie de meilleurs faits de base pour leurs modèles et donner aux décideurs de nouvelles idées sur la façon d'adapter leurs plans de gestion forestière et de rendre les estimations de la production d'arbres plus réalistes, " dit Juergen Schleucher.