L'expérience Agua Salud de 700 hectares est divisée en différents bassins versants pour mieux comprendre comment l'utilisation des terres et les espèces de bois indigènes, stocker du carbone, protéger la biodiversité et influencer le débit d'eau dans le canal de Panama. Crédit :Jorge Aleman, STRI
Les arbres communiquent via un « large réseau de bois » de racines et de microbes de manière à améliorer leur croissance et à réduire le dioxyde de carbone dans l'atmosphère, atténuer le changement climatique. Mais personne ne sait pourquoi tant d'arbres tropicaux s'associent à des bactéries pour capter l'azote de l'air alors qu'ils poussent déjà dans des sols riches en azote. Une expérience de grande envergure au Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) pour résoudre ce paradoxe a montré que chaque espèce a ses propres stratégies uniques de capture des nutriments, soulignant l'importance de la biodiversité pour la réussite des projets de reboisement.
Les sols tropicaux peuvent être riches en azote, mais pauvre en phosphore utilisable par les plantes. De nombreuses espèces d'arbres tropicaux, généralement de la famille des haricots (légumineuses), ont des nodules sur leurs racines formés par des bactéries pour capturer l'azote gazeux de l'air et le convertir en azote utile pour la croissance et le stockage du carbone.
"Les gens ont spéculé que les espèces fixatrices d'azote pourraient canaliser de l'azote supplémentaire dans la fabrication de l'enzyme phosphatase pour capturer le phosphore, " a déclaré Jefferson Hall, directeur de l'expérience du bassin versant du canal de Panama du Smithsonian, le projet Agua Salud. "Mais les preuves étaient limitées."
Hall et ses collègues ont réalisé que l'expérience à l'échelle du paysage conçue pour découvrir comment les arbres tropicaux stockent le carbone, affecter l'approvisionnement en eau et conserver la biodiversité, serait l'endroit idéal pour poser cette question, car, contrairement aux forêts naturelles, il y a suffisamment d'individus de chaque espèce pour pouvoir généraliser sur leur comportement. L'équipe a comparé entre six et 13 arbres individuels dans chacune des quatre espèces fixatrices d'azote et trois espèces non fixatrices d'azote pour produire de la phosphatase.
"Je pense aux arbres en tant qu'individus, en tant que décideurs actifs, communiquer et échanger du matériel, choisir une stratégie plutôt qu'une autre, " a déclaré Sarah Batterman, premier auteur de cette étude et professeur agrégé et chercheur indépendant du Natural Environment Research Council à l'Université de Leeds, ROYAUME-UNI. "Globalement, les arbres fixateurs d'azote produisent plus de phosphatase, mais les fixateurs non azotés l'ont fait aussi, parfois autant que des fixateurs d'azote, montrant la diversité des stratégies là-bas."
Les forêts tropicales abritent de nombreuses espèces, mais ils sont souvent très rares. Seuls quelques individus d'une espèce donnée sont présents dans une forêt. Le plan de plantation de l'expérience Agua Salud permet aux scientifiques de faire une moyenne :ils ont suffisamment d'individus de chaque espèce pour mieux comprendre si leur comportement est représentatif du groupe. Crédit :Jorge Aleman, STRI
"Nous espérions trouver des preuves de l'hypothèse de l'échange de nutriments - que les fixateurs d'azote investissent dans des enzymes phosphatases riches en azote, qui résoudrait le paradoxe de pourquoi il y a plus d'arbres fixateurs d'azote dans ces sols forestiers tropicaux riches en azote, " Batterman a déclaré. "Mais nous n'avons trouvé aucun soutien général pour cette hypothèse. Ensuite, nous avons considéré l'hypothèse du bilan des éléments nutritifs - que les arbres ajustent leurs stratégies de capture des éléments nutritifs pour satisfaire leurs besoins - fixant plus d'azote dans les sols pauvres en azote, produire plus de phosphatase dans les sols pauvres en phosphore. Nous n'avons pas trouvé de support général pour cela, Soit."
"Une découverte importante de cette étude est que l'activité élevée de la phosphatase n'est pas limitée aux arbres fixateurs d'azote, mais varie considérablement entre les légumineuses et les espèces non légumineuses, " dit Ben Turner, co-auteur et directeur du STRI Soils Laboratory.
« Ce qui est passionnant, c'est que nous pouvons maintenant appliquer ce que nous avons appris sur les processus biologiques de base aux efforts de reboisement pour maximiser la capture du carbone et atténuer le changement climatique, " . ce qui peut être mieux pour obtenir de l'azote et, le plus important, que la biodiversité est essentielle pour les projets de reboisement."
Le projet Agua Salud, une collaboration entre STRI, l'Autorité du Canal de Panama et le Ministère de l'Environnement du Panama (MiAmbiente). Les plantations d'espèces indigènes font partie du Smart Reforestation, Programmes BiodiversiTREE et TreeDivNet.
« Nous tenons tout particulièrement à remercier les partisans du projet Agua Salud—ForestGEO, la Fondation Heising-Simons, banque HSBC, Stanley Motta, Fonds du Small World Institute, Bourses compétitives de la Smithsonian Institution pour la science, Bourses Grands Défis de la Smithsonian Institution, la famille Hoch, la National Science Foundation des États-Unis, Université nationale de Singapour, STRI et Yale-NUS college—parce qu'ils croient en la réduction de la distance entre la recherche appliquée et la recherche théorique, " a déclaré Hall. L'auteur principal a également reçu le soutien de l'Université de Princeton, un programme de bourses à court terme du STRI et une subvention du Natural Environment Research Council du Royaume-Uni.
