La vie secrète des racines : les systèmes racinaires des forêts tropicales sont essentiels pour comprendre la variation des stocks de carbone

Une recherche internationale incluant une chercheuse post-doctorante de l’IEES (Sorbonne Université) suggère que l'étude de la fonction des racines dans les forêts tropicales pourrait aider les modèles de végétation à améliorer les prévisions du changement climatique.

Lorsqu'il s'agit de comprendre le changement climatique, les modèles de végétation sont des outils essentiels qui aident les scientifiques à étudier les stratégies d'adaptation des plantes à l'évolution des conditions environnementales, notamment les sécheresses, le réchauffement climatique et l’augmentation de dioxyde de carbone (CO2) dans l’air. Toutefois, ces modèles ont toujours omis l'une des plus grandes biomasses de la planète : les forêts tropicales.

Une représentation indispensable des forêts tropicales

Un groupe international de scientifiques - appelé TropiRoot - dirigé par Prof Daniela Cusack (Université d'État du Colorado) et incluant Dr Marie Arnaud  (IEES, Sorbonne Université) s'est efforcé de fournir une représentation indispensable des forêts tropicales et de la fonction des racines dans les modèles de végétation. Après avoir étudié les fonctions des racines en synthétisant la littérature sur le sujet et en mesurant les racines dans les écosystèmes tropicaux du Costa Rica, du Panama, de Porto Rico et de Singapour, l’équipe TRopiRoot ont contribué à une meilleure compréhension de la manière dont le stockage du carbone et la dynamique souterraine réagiront au changement planétaire globaux. Leur étude a été publiée le 28 février dans le New Phytologist.

Selon leur étude, les forêts tropicales contiennent 30 % du carbone du sol mondial, dont la majeure partie provient probablement de la biomasse racinaire, ce qui représente le deuxième taux de stockage du carbone dans le sol après le pergélisol. En agissant comme des espaces de stockage du carbone, les forêts tropicales peuvent contribuer à prévenir les effets graves du changement climatique, mais ces stocks sont menacées par le réchauffement des forêts tropicales, la modification des régimes pluviométriques, la déforestation et l'appauvrissement relatif des nutriments du sol en raison des niveaux élevés de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

« C’est inquiétant de voir comment les changements climatiques sont en train d’altérer la manière dont la forêt tropical stock du carbone. Les racines sont l’épine dorsale de ce stockage, et nous devons collaborer tous ensembles pour comprendre comment les racines tropicales réagiront. C’est pour cela que j’étais très enthousiaste de rejoindre l’équipe TropiRoot pour rélever ce challenge ! », a expliqué Dr Marie Arnaud, chercheuse post-doctorante à l’IEES, Sorbonne U et associé au projet.

Par rapport aux forêts tempérées, les forêts tropicales présentent une plus grande biodiversité, des processus qui agissent plus rapidement et des saisons basées sur les précipitations plutôt que sur la température. Plus de 50 % des forêts tropicales se trouvent sur des sols anciens et fortement altérés, ce qui signifie que leurs sols manquent de nutriments essentiels tels que le phosphore. En outre, les systèmes racinaires tropicaux ont récemment été décrits comme poussant différemment des racines d'autres écosystèmes, avec des combinaisons uniques de caractéristiques physiques et de symbioses avec des champignons et des bactéries.

Ces caractéristiques uniques, combinées à un manque de financement pour soutenir la recherche sur les forêts tropicales, ont historiquement rendu les forêts tropicales difficiles à étudier et sous-représentées dans les modèles de végétation et de climat terrestre global. Une meilleure compréhension de la manière dont ces aspects réagissent au changement planétaire pourrait donner des indications sur l'avenir des rétroactions entre la terre et le climat.

"Nos travaux antérieurs ont montré que les racines sont le principal moyen par lequel le carbone pénètre dans le sol des forêts tropicales. L'étude du fonctionnement de ces racines, différent de celui des racines d'autres écosystèmes, nous aidera à comprendre comment le carbone est transféré dans les réserves de sol à long terme, ce qui nous aidera ensuite à prédire comment ces forêts réagiront au changement climatique et l'affecteront", a expliqué M. Cusack.

Les racines de TropiRoot

Créé en 2020, TropiRoot a d'abord financé 15 à 20 chercheurs. Lorsque le COVID-19 a empêché les chercheurs de voyager et d'étudier les racines tropicales en personne, ils ont décidé d'ouvrir leur groupe à d'autres écologistes du monde entier, dont Dr Marie Arnaud, chercheuse post-doctorante à Sorbonne Université.

Pendant quatre ans, le groupe s'est réuni tous les mois sur Zoom, développant ses recherches et créant une communauté soudée qui compte aujourd'hui plus de 100 scientifiques, dont une majorité de femmes. Ce qui reste encore rare dans la recherche.

En avril 2023, ils ont finalement pu se réunir pour un atelier en personne au Panama, grâce au financement fourni par New Phytologist. De nombreux autres scientifiques du monde entier ont participé à distance au groupe, y compris des étudiants.

Le programme de recherche récemment publié par le groupe est le deuxième produit important issu de leur collaboration, après un examen approfondi des fonctions des racines tropicales.

Dr. Cusack, la porteuse du projet, attribue le succès de cette étude à l'inclusion intentionnelle de diverses perspectives. "Ce que nous avons constaté avec cette collaboration, c'est qu'il est possible d'obtenir beaucoup plus de résultats et une grande richesse de points de vue lorsque l'on élargit le filet à différentes étapes de la carrière, à différents pays, à différentes ethnies, à différentes cultures, à différents groupes ethniques et à différents groupes ethniques.

Référence : Cusack, D., Christoffersen, B., Smith‐Martin, C. M., Andersen, K. M., Cordeiro, A. L., Fleischer, K., Wright, S. J., Guerrero‐Ramírez, N. R., Lugli, L. F., McCulloch, L. A., Sánchez‐Julia, M., Batterman, S. A., Dallstream, C., Fortunel, C., Toro, L. N., Fuchslueger, L., Wong, M. Y., Yaffar, D., Fisher, J. B.,. . . Norby, R. J. (2024). Toward a coordinated understanding of hydro‐biogeochemical root functions in tropical forests for application in vegetation models. New Phytologist. https://doi.org/10.1111/nph.19561