Des chercheurs dirigés par le professeur Feng Xiaojuan de l’Institut de botanique de l’Académie chinoise des sciences (IBCAS) ont analysé les réponses divergentes des enzymes dégradant le carbone au drainage des zones humides et ont découvert que la réponse enzymatique au drainage à long terme diverge dans les zones humides à sphaignes et non à sphaignes en raison de changements de végétation variés.
Leur étude a été publiée dans Nature Changement climatique le 15 août.
L’important stockage de carbone dans les zones humides est souvent attribué à l’inhibition de l’activité enzymatique (en particulier de la phénol oxydase) dans des conditions de manque d’oxygène. Le drainage induit par le changement climatique et les activités humaines devrait augmenter la disponibilité de l’oxygène, ce qui pourrait entraîner une augmentation de l’activité oxydative du phénol et de la décomposition du carbone.
« Cependant, la réponse de la phénol oxydase au drainage des champs est très incertaine, ce qui nous empêche de prédire les rétroactions carbone-climat des zones humides », a déclaré le professeur Feng Xiaojuan.
Feng et son équipe ont donc mené une étude nationale par paires de zones humides drainées dans toute la Chine qui avaient subi un drainage artificiel à long terme (15 à 55 ans). L’étude a porté sur des paires répétées de sols gorgés d’eau et drainés dans 30 zones humides, dont 14 zones humides à sphaignes et 16 zones humides sans sphaignes.
En s’appuyant sur des données issues de la littérature et des simulations en laboratoire, ils ont comparé la réponse de l’activité oxydative du phénol au drainage à différentes échelles de temps dans différents types de zones humides. Les résultats ont montré que si le drainage à court terme augmente généralement l’activité oxydative du phénol, sa réponse au drainage à long terme diverge dans les zones humides à sphaignes et celles sans sphaignes.
Les analyses métagénomiques du sol et du métabolisme des plantes ont démontré que le drainage à long terme est lié à une augmentation des métabolites secondaires des plantes (en particulier les phénols antimicrobiens) et à une diminution des microbes producteurs de phénol oxydase dans les sols des zones humides autres que la sphaigne.
En revanche, dans les zones humides à sphaignes, le drainage est lié au remplacement de la sphaigne antimicrobienne par des plantes vasculaires, ce qui augmente les microbes producteurs de phénol oxydase et l’activité oxydative du phénol avec des effets en cascade sur les enzymes hydrolytiques.
Ces résultats ont réconcilié les changements contrastés de l’activité oxydative du phénol suite au drainage des zones humides à différentes échelles de temps et ont démontré que les interactions plantes-microbes, plutôt que la disponibilité en oxygène, sous-tendent les réponses divergentes de l’activité oxydative du phénol au drainage des champs dans les zones humides à sphaignes et non à sphaignes.
« Cette étude a souligné l’importance de la dynamique des plantes basée sur les traits pour déchiffrer la dynamique du carbone des zones humides et la rétroaction sur le changement climatique dans le cadre de régimes hydrologiques changeants.
« L’intégration de ce nouveau mécanisme dans les modèles améliorera les prévisions de la dynamique du carbone organique des sols des zones humides », a déclaré le professeur Feng.
Plus d’informations :
Yunpeng Zhao et al., Les interactions plantes-microbes sous-tendent des réponses enzymatiques contrastées au drainage des zones humides, Nature Changement climatique (2024). DOI : 10.1038/s41558-024-02101-3