L'écologiste Meng Lu mesure des lames vertes de carex dans la zone humide de recherche sur le changement mondial, au Smithsonian Environmental Research Center dans le Maryland. Lu a mené une découverte selon laquelle sous un taux de dioxyde de carbone plus élevé, les carex comme ceux-ci poussent des tiges plus courtes et plus minces. Crédit :Maria Sharova/Smithsonian Environmental Research Center
Pour la plupart des plantes, le dioxyde de carbone agit comme un stéroïde :plus ils peuvent en absorber, plus ils grossissent. Mais dans une nouvelle étude publiée le 25 septembre, des scientifiques du Smithsonian ont découvert quelque chose d'étrange qui se passait dans les marais. Sous des niveaux plus élevés de dioxyde de carbone, au lieu de produire des tiges plus grosses, les plantes des marais produisaient plus de tiges qui étaient sensiblement plus petites.
"Je pense que personne ne s'y attendait, " a déclaré Meng Lu, auteur principal de la nouvelle étude en Nature Changement Climatique . Pendant des années, les scientifiques savaient que le dioxyde de carbone augmentait la biomasse totale des plantes des marais, il semblait donc naturel de penser que les plantes individuelles grossissaient aussi.
« Tout le monde pensait, d'accord, [plantes] augmenté, biomasse augmentée, donc la hauteur, largeur, tout devrait augmenter. Mais ce n'est pas le cas dans un marais, " il a dit.
Lou, professeur-chercheur à l'Université chinoise du Yunnan, a fait la découverte alors qu'il était post-doctorant au Smithsonian Environmental Research Center (SERC) dans le Maryland. Il a travaillé sur un marais intertidal appelé "Global Change Research Wetland, " abrite l'une des expériences de terrain les plus anciennes sur le changement climatique dans le monde. À l'intérieur des chambres expérimentales, Les scientifiques du Smithsonian élèvent le dioxyde de carbone depuis plus de 30 ans. Ils suivent la croissance des plantes des marais dans un monde où les niveaux de dioxyde de carbone sont presque deux fois plus élevés qu'aujourd'hui, des niveaux que nous pourrions voir d'ici la fin du siècle.
Chaque année, les scientifiques ont récolté les plantes dans les chambres et mesuré leur biomasse totale, tiges, racines et autres traits clés. Cela a donné à Lu trois décennies de données à explorer. Après avoir calculé les chiffres, il s'est rendu compte que dans les chambres à haute teneur en dioxyde de carbone, la biomasse de tous les carex des marais a augmenté de 20 %. Le dioxyde de carbone plus riche incitait les carex des marais à faire pousser plus de tiges en grappes plus épaisses. Mais étonnamment, les tiges individuelles avaient rétréci de 16 %.
Le pédologue Pat Megonigal se trouve à l'intérieur de la zone humide de recherche sur le changement mondial du Smithsonian dans le Maryland, où des scientifiques mènent des expériences climatiques futuristes pour simuler le monde de 2100. Crédit :Tom Mozdzer/Smithsonian Environmental Research Center
Les tiges rétrécissent à cause d'un autre ingrédient dont les plantes ont besoin pour pousser :l'azote.
"Si nous obtenons plus de carbone, nous avons besoin de plus d'azote pour nourrir les plantes, " dit Lu. Selon Lu, le dioxyde de carbone et l'azote sont comme la nourriture des plantes. Si le dioxyde de carbone fournit leur sucre, l'azote fournit leurs protéines. Sans azote, les injections supplémentaires de dioxyde de carbone n'inciteront pas les plantes à faire pousser de plus grosses tiges. Au lieu, les plantes étendront leurs racines plus loin sous terre, essayant de tirer plus d'azote du sol. Et parce que la plupart des plantes des marais sont "clonales" (elles peuvent se reproduire en faisant des copies d'elles-mêmes), ils envoient naturellement plus de tiges au-dessus du sol à mesure que leurs racines se propagent. Cela signifie plus de plantes plutôt que de plus grandes.
C'est exactement ce que les scientifiques ont vu se produire dans des chambres où ils n'ont augmenté que le dioxyde de carbone. Cependant, dans des chambres où ils élevaient à la fois du dioxyde de carbone et de l'azote, l'effet « rétrécissement des tiges » a disparu. Les plantes pouvaient faire pousser plus de tiges et agrandir ces tiges, grâce à l'azote supplémentaire.
"Nous savions que donner plus d'azote aux plantes favorise la croissance des pousses par rapport à la croissance des racines, et vice-versa pour le dioxyde de carbone, mais nous n'avons jamais considéré ce que cela signifie pour le nombre et la taille des plantes, " a déclaré Pat Megonigal, un co-auteur et scientifique principal du SERC qui supervise le Global Change Research Wetland. "Nous pensons que le rétrécissement des tiges peut se produire dans de nombreux autres écosystèmes avec des plantes clonales."
Les marais de marée comme celui-ci dans le Maryland sont des tampons essentiels contre les ondes de tempête, ouragans et autres conditions météorologiques extrêmes. Les scientifiques pensent que de plus en plus court, des grappes de tiges plus denses pourraient aider les marais à devenir des boucliers encore meilleurs, et leur permettre de construire le sol plus rapidement pour les aider à rester au-dessus de l'eau lorsque le niveau de la mer monte. Crédit :Gary Peresta/Centre de recherche environnementale Smithsonian
Cela peut être une bonne nouvelle pour le marais et pour les personnes vivant à proximité. Le fait d'avoir un mur de tiges plus épais, même plus court, renforce la puissance défensive du marais. Un marais dense absorbe bien l'énergie des ouragans et des tempêtes. Des racines plus denses, un autre effet secondaire du dioxyde de carbone élevé, pourrait être un autre plus. Les racines permettent à un marais de construire un sol. Quand un marais construit du sol, toute son élévation monte, lui donnant une chance de dépasser l'élévation du niveau de la mer.
"L'accélération de l'élévation du niveau de la mer est une menace pour les marais du monde entier, " a déclaré Megonigal. " La possibilité que les marais soient capables de piéger plus de sédiments en même temps est une raison d'être un peu optimiste. "
