De nouvelles recherches menées par des biologistes de l'Université de Virginie-Occidentale montrent que les arbres du monde entier consomment plus de dioxyde de carbone que ce qui avait été signalé précédemment, rendre les forêts encore plus importantes dans la régulation de l'atmosphère terrestre et changer à jamais notre façon de penser le changement climatique.

Dans une étude publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , Professeur Richard Thomas et ancien élève Justin Mathias (BS Biologie, '13 et doctorat La biologie, '20) ont synthétisé les études publiées sur les cernes des arbres. Ils ont découvert que l'augmentation du dioxyde de carbone dans l'atmosphère au cours du siècle dernier a entraîné une augmentation de l'efficacité de l'utilisation de l'eau par les arbres, le rapport entre le dioxyde de carbone absorbé par la photosynthèse et l'eau perdue par la transpiration, l'action des arbres « expirant » de la vapeur d'eau.

« Cette étude met vraiment en évidence le rôle des forêts et de leurs écosystèmes dans le changement climatique, " dit Thomas, recteur adjoint par intérim pour les affaires académiques des cycles supérieurs. « Nous pensons que les forêts fournissent des services écosystémiques. Ces services peuvent être très différents :loisirs, Charpente, industrie. Nous montrons comment les forêts rendent un autre service important :agir comme puits de dioxyde de carbone. Nos recherches montrent que les forêts consomment de grandes quantités de dioxyde de carbone dans le monde. Sans ça, plus de dioxyde de carbone irait dans l'air et s'accumulerait dans l'atmosphère encore plus qu'il ne l'est déjà, ce qui pourrait aggraver le changement climatique. Notre travail montre encore une autre raison importante de préserver et de maintenir nos forêts et de les garder en bonne santé. »

Précédemment, les scientifiques ont pensé que les arbres utilisaient l'eau plus efficacement au cours du siècle dernier grâce à une conductance stomatique réduite, ce qui signifie que les arbres retenaient plus d'humidité lorsque les pores de leurs feuilles commençaient à se fermer légèrement sous l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone.

Cependant, suite à une analyse utilisant les isotopes du carbone et de l'oxygène dans les cernes des arbres de 1901 à 2015 à partir de 36 espèces d'arbres sur 84 sites à travers le monde, les chercheurs ont découvert que dans 83 % des cas, le principal moteur de l'augmentation de l'efficacité de l'eau des arbres était l'augmentation de la photosynthèse – ils traitaient plus de dioxyde de carbone. Pendant ce temps, la conductance stomatique n'a entraîné une augmentation de l'efficacité que 17% du temps. Cela reflète un changement majeur dans la façon dont l'efficacité de l'eau des arbres a été expliquée contrairement aux recherches précédentes.

"Nous avons montré qu'au cours du siècle dernier, la photosynthèse est en fait le principal moteur de l'augmentation de l'efficacité de l'utilisation de l'eau par les arbres, ce qui est un résultat surprenant car il contredit de nombreuses études antérieures, " dit Mathias. " A l'échelle mondiale, cela aura potentiellement de grandes implications pour le cycle du carbone si davantage de carbone est transféré de l'atmosphère vers les arbres."

Depuis 1901, l'efficacité intrinsèque de l'utilisation de l'eau par les arbres dans le monde a augmenté d'environ 40 % en conjonction avec une augmentation d'environ 34 % du dioxyde de carbone atmosphérique. Ces deux caractéristiques ont augmenté environ quatre fois plus rapidement depuis les années 1960 par rapport aux années précédentes.

Bien que ces résultats montrent que l'augmentation du dioxyde de carbone est le principal facteur permettant aux arbres d'utiliser l'eau plus efficacement, les résultats varient également en fonction de la température, précipitations et sécheresse de l'atmosphère. Ces données peuvent aider à affiner les modèles utilisés pour prédire les effets du changement climatique sur les cycles mondiaux du carbone et de l'eau.

« Avoir une représentation précise de ces processus est essentiel pour faire des prédictions solides sur ce qui peut arriver à l'avenir, " a déclaré Mathias. " Cela nous aide à nous rapprocher un peu plus de ces prédictions. "

L'étude est le produit de la collaboration de recherche de sept ans des chercheurs pendant le temps de Mathias en tant que doctorant. Après avoir été diplômé de WVU, Mathias a rejoint l'Université de Californie, Santa Barbara en tant que chercheur postdoctoral.

"Depuis que j'ai déménagé en Californie, mon travail a pris un tour du terrain, recueillir des mesures, analyser des données et rédiger des manuscrits, " a déclaré Mathias. " Mon nouveau poste est plus axé sur la théorie écologique et la modélisation des écosystèmes. Au lieu de mesurer les plantes, Je formule des hypothèses et cherche des réponses aux questions à l'aide de modèles informatiques et de mathématiques."

À l'avenir, Mathias aspire à devenir professeur dans une université de recherche pour poursuivre ces recherches.

« J'adorerais diriger mon propre laboratoire dans une université, encadrer des étudiants diplômés et poursuivre des questions de recherche pour continuer à bâtir sur le travail que nous avons déjà accompli. Il y a eu beaucoup de progrès dans notre domaine. Il y a aussi un nombre infini de questions qui sont pertinentes pour aller de l'avant, " a déclaré Mathias. " Je dois tout à mon temps et à la formation des gens de WVU. Mon objectif à long terme est d'être dans une position où je peux continuer à faire avancer le domaine tout en redonnant à travers l'enseignement et le mentorat des étudiants. »