Le dioxyde de carbone est connu pour avoir un effet fertilisant sur la croissance des plantes, et le gaz est souvent ajouté aux cultures en serre pour aider à améliorer les rendements.
Les climatologues ont suggéré que ce même effet de fertilisation du CO2 – agissant à l’échelle planétaire plutôt qu’à l’échelle de la serre – pourrait aider à compenser le réchauffement climatique en favorisant la croissance des arbres et des arbustes qui stockent le carbone libéré par la combustion de combustibles fossiles.
Il a également été suggéré que cet effet est particulièrement prononcé dans les écosystèmes tropicaux, où des niveaux élevés de dioxyde de carbone favoriseraient la propagation de la couverture ligneuse (arbres et arbustes) sur les prairies qui stockent moins de carbone.
Mais ce concept très influent de « verdissement tropical » dû à des niveaux de dioxyde de carbone élevés de manière anthropique est difficile à tester, et l’idée a été récemment remise en question par les résultats d’études de terrain observationnelles et expérimentales à long terme.
Aujourd’hui, une étude de l’évolution de la végétation en Afrique occidentale tropicale au cours des 500 000 dernières années révèle que les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique ont eu un effet étonnamment faible sur l’étendue de la couverture ligneuse.
La disponibilité de l’humidité s’est avérée être le facteur le plus important de la couverture ligneuse, et la fréquence des incendies de forêt était également un facteur important, selon l’étude dont la publication en ligne est prévue le 5 mai dans la revue. Science.
« En termes simples, nous avons montré que la quantité de CO2 dans l’atmosphère n’a pas d’importance s’il n’y a pas assez d’eau, ou s’il y a des incendies chaque année, ou si tous les semis sont mangés par les animaux », a déclaré l’auteur principal de l’étude, William Gosling, de l’Institut pour la biodiversité et la dynamique des écosystèmes de l’Université d’Amsterdam.
Le climatologue de l’Université du Michigan, Jonathan Overpeck, est co-auteur.
« Les avantages de l’augmentation du CO2 sont beaucoup plus faibles qu’on ne le pensait à l’origine, mais de nombreux modèles d’interaction climat-végétation surestiment encore les influences du dioxyde de carbone et sous-estiment donc les impacts que le changement climatique continu aura sur la végétation », a déclaré Overpeck, doyen de l’UM School for Environnement et durabilité.
« Notre article est un clou dans le cercueil de l’hypothèse selon laquelle le CO2 est dominant et conduira, espérons-le, à des modèles plus réalistes », a-t-il déclaré. « L’idée que vous pouvez simplement planter des arbres pour séquestrer le carbone, et que ces arbres seront à l’abri d’un climat plus chaud et plus sec grâce aux niveaux élevés de CO2 atmosphérique, ce n’est pas une valeur sûre. »
Dans leur étude, des chercheurs des Pays-Bas, des États-Unis et du Royaume-Uni ont exploré la relation entre la couverture ligneuse tropicale, les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone et cinq autres variables connues pour influencer la couverture ligneuse : l’activité du feu, la densité des mammifères herbivores, la disponibilité de l’humidité, la température et la température. saisonnalité de la température au lac Bosumtwi au Ghana au cours des 500 000 dernières années.
Ils ont utilisé une combinaison de données observées et simulées obtenues à partir de carottes de sédiments lacustres, d’enregistrements de carottes de glace et d’un modèle climatique.
Le lac Bosumtwi a été créé par un impact de météorite il y a environ 1 million d’années, et le lac de cratère s’est rempli de sédiments depuis lors. Les sédiments du lac ont fourni des grains de pollen, des fragments de charbon de bois, des spores fongiques et des informations sur les isotopes de l’azote qui ont aidé les chercheurs à reconstituer un enregistrement de la couverture végétale passée et des facteurs qui l’ont influencée.
Les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone ont été obtenues à partir d’enregistrements de carottes de glace, et le modèle du système terrestre GENIE-1 (cycle climat-carbone) a fourni des informations sur la température et la saisonnalité de la température.
« Nous avons combiné les preuves des changements environnementaux passés extraites des sédiments récupérés du lac Bosumtwi au Ghana avec des conditions climatiques passées simulées et l’enregistrement du changement global du CO2 atmosphérique obtenu à partir des carottes de glace au cours des 500 000 dernières années », a déclaré Gosling.
Le modèle a permis aux chercheurs d’explorer l’importance relative des six facteurs de changement de la végétation. Elle a montré que la disponibilité de l’humidité et l’activité des incendies étaient les facteurs les plus importants pour déterminer le changement du couvert ligneux dans les transitions forêt tropicale-savane, alors que l’effet du dioxyde de carbone était faible.
« Ce qui est nouveau dans nos données, c’est que lorsque vous passez à l’échelle du paysage, les ressources disponibles et les processus qui se produisent dans ce paysage sont plus importants que la fertilisation au CO2 », a déclaré Gosling.
Les auteurs affirment que leurs découvertes ont des implications importantes pour les modèles de végétation globale et les modèles du système terrestre qui incluent actuellement un effet de fertilisation du CO2 sur la végétation mais n’incluent souvent pas de facteurs tels que le feu ou l’herbivorie. Des recherches supplémentaires doivent être menées pour améliorer encore ces modèles, ont-ils déclaré.
« Les efforts qui favorisent la séquestration du carbone dans la végétation tropicale doivent soigneusement considérer les rôles de l’humidité, du feu et de l’herbivorie s’ils veulent réussir », a déclaré Gosling.
Il a également noté que l’équipe de recherche a utilisé un seul site d’étude, et « il est possible que la relation entre le CO2 et la végétation ailleurs dans les tropiques soit différente ».
Outre Gosling et Overpeck, les auteurs de l’étude sont Charlotte Miller, Timothy Shanahan, Philip Holden et Frank van Langevelde.
William D. Gosling, Un rôle plus important pour le changement d’humidité à long terme que pour le CO2 dans la détermination du changement de la végétation ligneuse tropicale, Science (2022). DOI : 10.1126/science.abg4618. www.science.org/doi/10.1126/science.abg4618