Les herbiers jouent un rôle important dans le climat. Ils sont l’un des puits de dioxyde de carbone les plus efficaces sur Terre. Une équipe de scientifiques de l’Institut Max Planck de microbiologie marine rapporte maintenant que les herbiers libèrent de grandes quantités de sucre, principalement sous forme de saccharose, dans leurs sols – dans le monde, plus d’un million de tonnes de saccharose, assez pour 32 milliards de canettes de coke. Des concentrations aussi élevées de sucre sont surprenantes. Normalement, les micro-organismes consomment rapidement tous les sucres libres de leur environnement. Les scientifiques ont découvert que les herbiers sécrètent des composés phénoliques, et ceux-ci dissuadent la plupart des micro-organismes de dégrader le saccharose. Cela garantit que le saccharose reste enfoui sous les prairies et ne peut pas être converti en CO2 et renvoyé dans l’océan et l’atmosphère. Ils décrivent maintenant leur découverte dans le journal Écologie de la nature et évolution.
Les herbiers marins forment des prairies verdoyantes dans de nombreuses zones côtières du monde. Ces plantes marines sont l’un des puits mondiaux de dioxyde de carbone les plus efficaces sur Terre : un kilomètre carré d’herbes marines stocke presque deux fois plus de carbone que les forêts terrestres, et peut le faire 35 fois plus vite. Aujourd’hui, des scientifiques de l’Institut Max Planck de microbiologie marine de Brême, en Allemagne, ont découvert que les herbiers libèrent d’énormes quantités de sucre dans leurs sols, la soi-disant rhizosphère. Les concentrations de sucre sous les herbiers étaient au moins 80 fois plus élevées que celles mesurées précédemment dans les environnements marins.
« Pour mettre cela en perspective : nous estimons qu’il y a dans le monde entre 0,6 et 1,3 million de tonnes de sucre, principalement sous forme de saccharose, dans la rhizosphère des herbiers », explique Manuel Liebeke, responsable du groupe de recherche sur les interactions métaboliques au Max Planck. Institut de microbiologie marine. « C’est à peu près comparable à la quantité de sucre contenue dans 32 milliards de canettes de Coca. »
Les polyphénols empêchent les microbes de manger le sucre
Les microbes aiment le sucre. Il est facile à digérer et plein d’énergie. Alors pourquoi le saccharose n’est-il pas consommé par la grande communauté de micro-organismes de la rhizosphère des herbiers ? « Nous avons passé beaucoup de temps à essayer de comprendre cela », explique le premier auteur Maggie Sogin, qui a dirigé la recherche au large de l’île italienne d’Elbe et à l’Institut Max Planck de microbiologie marine. « Ce que nous avons réalisé, c’est que les herbiers marins, comme de nombreuses autres plantes, libèrent des composés phénoliques dans leurs sédiments. Le vin rouge, le café et les fruits sont pleins de composés phénoliques, et de nombreuses personnes les prennent comme compléments alimentaires. Ce qui est moins bien connu, c’est que les phénoliques sont des antimicrobiens. et inhibent le métabolisme de la plupart des micro-organismes.
« Dans nos expériences, nous avons ajouté des composés phénoliques isolés des herbiers marins aux micro-organismes de la rhizosphère des herbiers marins – et en effet, beaucoup moins de saccharose a été consommé par rapport à l’absence de composés phénoliques. »
Certains spécialistes se nourrissent de sucres dans la rhizosphère des herbiers
Pourquoi les herbiers produisent-ils de si grandes quantités de sucres, puis les déversent-ils dans leur rhizosphère ? Nicole Dubilier, directrice de l’Institut Max Planck de microbiologie marine explique : « Les herbiers produisent du sucre lors de la photosynthèse. Dans des conditions de luminosité moyenne, ces plantes utilisent la plupart des sucres qu’elles produisent pour leur propre métabolisme et leur croissance. Mais dans des conditions de forte luminosité, par exemple , à midi ou pendant l’été, les plantes produisent plus de sucre qu’elles ne peuvent en utiliser ou en stocker. Ensuite, elles libèrent l’excès de saccharose dans leur rhizosphère. Pensez-y comme une soupape de trop-plein.
Curieusement, un petit groupe de spécialistes microbiens est capable de prospérer sur le saccharose malgré les conditions difficiles. Sogin spécule que ces spécialistes du saccharose sont non seulement capables de digérer le saccharose et de dégrader les composés phénoliques, mais pourraient également apporter des avantages aux herbiers marins en produisant les nutriments dont ils ont besoin pour se développer, comme l’azote. « Ces relations bénéfiques entre les plantes et les micro-organismes de la rhizosphère sont bien connues chez les plantes terrestres, mais nous commençons à peine à comprendre les interactions intimes et complexes des herbiers marins avec les micro-organismes de la rhizosphère marine », ajoute-t-elle.
Habitats menacés et critiques
Les herbiers marins font partie des habitats les plus menacés de notre planète. « En examinant la quantité de carbone bleu, c’est-à-dire le carbone capturé par les écosystèmes océaniques et côtiers du monde, qui est perdue lorsque les communautés d’herbes marines sont décimées, nos recherches montrent clairement : ce n’est pas seulement l’herbe marine elle-même, mais aussi les grandes quantités de saccharose sous-jacentes. des herbiers marins qui entraîneraient une perte de carbone stocké. Nos calculs montrent que si le saccharose dans la rhizosphère des herbiers marins était dégradé par des microbes, au moins 1,54 million de tonnes de dioxyde de carbone seraient libérées dans l’atmosphère mondiale », explique Liebeke. « Cela équivaut à peu près à la quantité de dioxyde de carbone émise par 330 000 voitures en un an. »
Les herbiers marins déclinent rapidement dans tous les océans et les pertes annuelles sont estimées à 7 % sur certains sites, ce qui est comparable à la perte de récifs coralliens et de forêts tropicales humides. Jusqu’à un tiers des herbiers marins du monde pourraient déjà avoir été perdus. « Nous n’en savons pas autant sur les herbiers marins que sur les habitats terrestres », souligne Sogin. « Notre étude contribue à notre compréhension de l’un des habitats côtiers les plus critiques de notre planète et souligne à quel point il est important de préserver ces écosystèmes de carbone bleu. »
Maggie Sogin, Les sucres dominent la rhizosphère des herbiers, Écologie de la nature et évolution (2022). DOI : 10.1038/s41559-022-01740-z. www.nature.com/articles/s41559-022-01740-z