Un document Publié dans Nature Communications Biologie contribue à une appréciation croissante du rôle démesuré que jouent les microbes dans tout, de la digestion humaine aux rendements des cultures : les microbes présents dans le sol – les champignons dans ce cas – semblent influencer la diversité forestière à l’échelle mondiale.
Les forêts sur Terre présentent un gradient marqué de l’équateur vers les pôles : les forêts tropicales proches de l’équateur ont tendance à inclure un grand nombre d’espèces différentes, tandis que les forêts plus proches des pôles abritent moins de diversité végétale.
Une explication de ce phénomène est que les agents pathogènes du sol, notamment les bactéries et les champignons, contribuent à créer ce gradient. Les agents pathogènes spécifiques à chaque espèce s’accumulent à proximité des arbres adultes et leur abondance peut diminuer le succès des juvéniles poussant à proximité de leurs parents, favorisant ainsi la diversité des espèces. Cet effet est plus fort dans les climats chauds et humides, contribuant à une plus grande diversité dans les forêts proches de l’équateur.
Cependant, une nouvelle étude dirigée par Camille Delavaux, scientifique principal à l’ETH Zurich en Suisse, ajoute une tournure à cette histoire bien établie. Les champignons mycorhiziens – des champignons du sol qui établissent des relations mutuellement bénéfiques avec la majorité des racines des plantes dans le monde – semblent contrecarrer les effets des agents pathogènes nocifs du sol de manière à influencer les modèles mondiaux de diversité forestière.
« Cet article fournit un mécanisme supplémentaire qui pourrait aider à expliquer pourquoi la diversité de la composition des forêts diffère selon la latitude, et un peu plus sur la façon dont les microbes peuvent réguler les modèles de diversité à travers la planète », explique Matthew Baker, professeur de géographie et de systèmes environnementaux à l’Université du Maryland. , comté de Baltimore (UMBC) et co-auteur de la nouvelle étude.
Les microbes influencent la diversité des arbres
Les deux principales classes de ces champignons mutualistes, les mycorhiziens ectomycorhiziens et arbusculaires, peuvent améliorer la survie des juvéniles. Cependant, l’article de Delavaux et ses collègues ont révélé que les champignons ectomycorhiziens ont un effet plus prononcé. Les champignons ectomycorhiziens forment une gaine autour des racines des plantes, ce qui, selon les chercheurs, pourrait protéger directement les plantes contre les agents pathogènes. Les ectomycorhizes sont plus courantes aux latitudes plus élevées et sont également plus susceptibles d’être des spécialistes d’une seule espèce d’arbre.
Les champignons arbusculaires sont plus courants près de l’équateur et peuvent offrir moins de protection contre les agents pathogènes. Ils sont également moins susceptibles de se spécialiser dans une espèce d’arbre particulière. Cela signifie qu’ils sont plus susceptibles d’encourager différentes espèces d’arbres à pousser à proximité.
Le nouvel article a trouvé des preuves initiales des effets favorisant la diversité des champignons arbusculaires et des effets réducteurs de la diversité des champignons ectomycorhiziens, « ce qui semble suggérer que ces mécanismes pourraient très bien jouer un rôle dans la détermination des modèles de biodiversité mondiale chez les espèces d’arbres », » explique Baker.
Les découvertes de l’équipe de recherche, combinées à la compréhension antérieure de ces champignons, pourraient expliquer les modèles bien connus de diversité des arbres forestiers associés à la latitude. « Et c’est excitant », dit Baker. « Les modèles mondiaux de biodiversité ne résultent peut-être pas uniquement de relations antagonistes entre les arbres et leurs agents pathogènes, mais également de relations symbiotiques avec les champignons des sols. »
Un réseau mondial pour la science forestière
« Ces découvertes n’ont été possibles que grâce à un réseau mondial impressionnant de parcelles forestières administrées par le réseau Forest Global Earth Observatory (ForestGEO) de la Smithsonian Institution », explique Delavaux. Pour être membre du réseau, les chercheurs des sites ForestGEO doivent s’engager à inventorier les arbres de leurs parcelles tous les cinq ans, ce qui implique d’enregistrer la taille et les coordonnées précises de chaque arbre d’un diamètre d’au moins un pouce dans les limites de la parcelle. Certains sites collectent également des données sur la faune, le microbiote du sol, etc. à l’aide de protocoles standardisés établis par le réseau. L’étude actuelle a utilisé les données de 43 des 77 parcelles ForestGEO mondiales, y compris une parcelle située sur le campus principal de l’UMBC.
Le réseau « reflète la volonté des membres de la communauté scientifique de mettre en commun leurs ressources pour le bien commun », explique Baker. Dans le cas de l’UMBC, ce sont des étudiants bénévoles, dirigés par Anita Kraemer, étudiante diplômée, qui ont collecté la grande majorité des données.
Différentes forêts, différents microbes
Les deux parcelles de 6,25 hectares (environ 15 acres) de l’UMBC sont uniques à d’autres égards : elles étaient les premières parcelles ForestGEO urbaines et tempérées lorsqu’elles ont rejoint le réseau en 2012 à l’initiative d’Erle Ellis, professeur de géographie et de systèmes environnementaux et co -auteur du nouvel article et étudiant diplômé Jonathan Dandois. Dandois a complété son doctorat. en géographie et systèmes environnementaux en 2013 et est maintenant responsable des systèmes d’information géographique à l’Université Johns Hopkins.
Les parcelles de l’UMBC comprennent des lisières de forêt (adjacentes aux installations du campus comme des courts de tennis, des parkings et une piscine) et contiennent une variété d’espèces exotiques en plus des plantes indigènes. En conséquence, la diversité spécifique des parcelles par unité de surface dépasse celle des autres forêts tempérées et rivalise avec certaines parcelles de forêt tropicale du réseau. Ces observations ont alimenté l’idée de Baker travail récent sur les forêts urbaines.
Les nouvelles découvertes sur le rôle des champignons dans la structure forestière mondiale ne sont peut-être que le début de la compréhension de la manière dont les microbes déterminent les modèles de biodiversité mondiale. « La communauté scientifique est en train d’apprendre à apprécier la diversité des différents types de microbes du sol et leur répartition sur la planète », dit Baker, « et des chercheurs comme le Dr Delavaux élargissent nos connaissances. »
Delavaux est enthousiaste à l’idée de poursuivre des travaux connexes. « Les recherches futures exploiteront les données disponibles sur le recensement des arbres et généreront des données supplémentaires de séquençage génétique microbien à partir de 30 parcelles pour relier directement le microbiome à la structure de la communauté végétale », dit-elle.
Plus d’information:
Camille S. Delavaux et al, Les rétroactions mycorhiziennes influencent la structure et la diversité forestière mondiale, Biologie des communications (2023). DOI : 10.1038/s42003-023-05410-z