Le changement climatique soumet les plantes à des changements rapides de température et de précipitations, les poussant dans de nouvelles gammes et les stressant dans les anciennes.
Les arbres peuvent avoir plus de facilité à s’adapter dans les deux cas en se faisant de nouveaux amis microbiens sous terre, selon une nouvelle recherche de l’Université du Wisconsin-Madison publiée aujourd’hui dans la revue Science.
Les plantes vivent dans de larges gammes de chaleur et de froid, de pluie et de sécheresse, mais elles ne remplissent pas seules leurs niches. En plus des animaux et des insectes qui vivent sur et autour d’un arbre – s’y introduisant de temps en temps pour faciliter la pollinisation ou la lutte antiparasitaire ou la dispersion des graines – il existe d’innombrables microbes dans le sol (comme divers champignons qui poussent le long des racines des arbres). Ces microbes peuvent atténuer les contraintes normales de la vie en aidant les arbres à puiser plus de nutriments et d’eau ou en influençant le moment où ils sortent ou fleurissent pour mieux correspondre aux conditions saisonnières.
Cette relation pourrait jouer un rôle important dans l’adaptation au climat.
« Le changement climatique ajoute un nouveau stress plus rapidement que la plupart des arbres ne sont habitués », déclare Richard Lankau, professeur de phytopathologie à l’UW-Madison. « Nous avons une idée de la façon dont la plupart des espèces d’arbres vont devoir réagir – où elles seront expulsées et où elles peuvent se déplacer. Mais cela est basé sur ce que nous pensons que les arbres eux-mêmes peuvent supporter. Les forêts peuvent en fait être plus résistantes si nous attribuez-leur le mérite d’avoir déplacé les communautés microbiennes. »
Pour tester la façon dont les communautés de microbes de différents endroits affectent les arbres stressés, Lankau, avec la chercheuse Cassandra Allsup et la spécialiste de la recherche Isabelle George, ont planté des arbres aux limites éloignées de leurs aires de répartition actuelles. Les semis d’une longue liste d’espèces à feuilles caduques – chêne, orme, caryer, érable et plus – sont entrés dans le sol à environ 450 miles de distance dans des parcelles du nord du Wisconsin et du centre de l’Illinois.
Avant que les arbres ne soient déplacés vers les parcelles éloignées, ils ont germé à partir de graines dans des serres UW-Madison dans différents échantillons de sol prélevés sur 12 sites dans l’Illinois et le Wisconsin, établissant des relations microbiennes distinctes. Certains des arbres ont été cultivés dans un sol familier collecté près de la partie centrale des gammes d’arbres. Certains ont été introduits dans de nouvelles communautés microbiennes en germant dans le sol prélevé sur des sites physiquement plus proches (ou plus similaires dans des conditions de température et de précipitations typiques) des parcelles expérimentales dans lesquelles ils vivraient pendant trois ans.
Au nord, à la station de ressources naturelles Kemp de UW-Madison, où les forêts de feuillus cèdent naturellement la place à des bois dominés par des arbres à feuilles persistantes, les effets des relations arbre-microbe ont été frappants.
« Les arbres ont tous bien survécu à l’été, à moins qu’ils n’aient été mangés par un cerf », explique Lankau. « C’est l’hiver froid où nous avons vu une séparation réussie. Les semis exposés aux microbes des sites du nord étaient beaucoup plus susceptibles de survivre à l’hiver que ceux pré-inoculés avec des microbes du sud du Wisconsin, le cœur normal de leur lieu de vie. »
Selon les résultats des chercheurs, les arbres cultivés avec des microbes prélevés sur les sites les plus froids avaient au moins 50% plus de chances de survivre à trois hivers froids dans ce qui pourrait être le nouveau bord d’attaque de la gamme climatiquement modifiée.
Sur le site sud, où les arbres seraient probablement soumis à des températures plus élevées qu’ils ne le souhaitent, les résultats étaient tout aussi positifs pour les arbres appariés avec des microbes familiarisés avec le climat – bien que l’augmentation de la résilience se soit limitée aux espèces d’arbres qui ont tendance à s’associer à certains types de microbes, appelés champignons mycorhiziens arbusculaires, qui percent les parois des cellules végétales. Les arbres soumis à une sécheresse artificielle et associés à des microbes importés des conditions les plus sèches ont obtenu la plus grande augmentation de survie, peut-être en raison du talent des champignons arbusculaires pour collecter l’humidité.
En plus d’une meilleure compréhension de la façon dont les arbres et les microbes travaillent ensemble dans une course contre le changement climatique, le jumelage plantes-champignons peut être une aubaine pour les plans de reboisement de la planète.
« Le nombre d’arbres promis à être plantés dans le monde dans le cadre des stratégies d’atténuation du changement climatique est tout simplement astronomique », déclare Lankau. « Planter des arbres est la seule stratégie d’atténuation du changement climatique avec laquelle tout le monde est d’accord, donc tout le monde a un plan pour planter des milliards et des billions de nouveaux arbres. »
Bien que la croissance mature ou la prochaine génération d’arbres semés naturellement ne soit d’aucune aide, le laboratoire de Lankau recrute des pépinières d’arbres à travers le Midwest en tant que partenaires dans d’autres projets d’inoculation de microbes pour donner une longueur d’avance aux nouveaux semis.
« Nous nous demandons si nous pouvons capitaliser sur cette étude, si elle peut être utilisée stratégiquement dans différentes régions du pays », a déclaré Lankau. « Si nous voulons nous rapprocher des objectifs de plantation d’arbres et de restauration des superficies forestières que les gouvernements ont fixés, des idées comme celle-ci pourraient avoir un impact significatif sur le succès de ces projets. »
Plus d’information:
Cassandra M. Allsup et al, Le changement des communautés microbiennes peut améliorer la tolérance des arbres aux changements climatiques, Science (2023). DOI : 10.1126/science.adf2027