Les prairies s’étendent sur de vastes régions du monde, depuis les vastes prairies d’Amérique du Nord jusqu’aux savanes d’Afrique et aux steppes d’Asie. Ces paysages sont bien plus que de magnifiques espaces ouverts : ils stockent le carbone, protègent les sols, conservent l’eau, soutiennent la faune et aident à réguler le climat. Pourtant, ils subissent de plus en plus la pression du changement climatique et des activités humaines. Pour les protéger, nous devons comprendre comment fonctionnent les plantes qui composent ces écosystèmes et comment elles pourraient s’adapter au changement climatique et à l’utilisation des terres dans les années à venir.
Nos recherches se concentrent particulièrement sur une partie des plantes : leurs feuilles. Les feuilles ne sont pas de simples « panneaux solaires verts » pour la photosynthèse ; ils sont essentiels à la survie d’une plante. La taille, l’épaisseur, la teneur en éléments nutritifs et d’autres caractéristiques d’une feuille – connues sous le nom de traits fonctionnels des feuilles – affectent la façon dont une plante capte la lumière, utilise l’eau et pousse dans différentes conditions. En étudiant ces caractéristiques, nous pouvons apprendre comment les plantes font face à des défis tels que la sécheresse, la chaleur ou une faible disponibilité de nutriments.
Nous avons rassemblé un vaste ensemble de données détaillées sur les caractéristiques des feuilles de graminées et d’autres plantes herbacées du monde entier. Pour donner un sens à cette diversité, nous avons regroupé les espèces en différentes types fonctionnels de plantes (PFT). Cette classification était basée sur trois distinctions clés : 1) Forme de croissance – plantes herbacées graminées par rapport aux plantes herbacées non graminées (souvent appelées plantes herbacées), 2) Voie photosynthétique – espèces C3 par rapport à C4 (deux façons différentes dont les plantes captent le carbone), et 3) Histoire de la vie – plantes annuelles ou vivaces (qu’elles terminent leur cycle de vie en un an ou qu’elles vivent plusieurs années). Ces catégories reflètent différentes stratégies utilisées par les plantes pour croître et survivre. Par exemple, les espèces C4 réussissent souvent mieux dans des environnements chauds et ensoleillés, tandis que les espèces C3 peuvent prospérer dans des climats plus frais. Les annuelles ont tendance à croître rapidement et à se reproduire en une seule saison, tandis que les plantes vivaces investissent davantage dans leur survie à long terme.
Échantillonnage sur le terrain réalisé le long du transect du Tibet. Gauche : Leren Liu et Kuo Sun (de gauche à droite). À droite : Zhenzhu Xu, Hui Li, Kuo Sun et Ruojun Sun. Photographies de Zhenzhu Xu.
Nos résultats ont révélé des tendances claires. Les plantes des régions tempérées ont tendance à suivre une stratégie conservatrice : croître plus lentement, conserver les ressources et se concentrer sur leur survie. En revanche, les plantes des régions boréales, subtropicales, tropicales et méditerranéennes sont plus susceptibles d’adopter une stratégie d’acquisition – se développer rapidement pour tirer le meilleur parti des ressources disponibles. Certains types de plantes – en particulier les espèces C4, les plantes herbacées et les annuelles – sont souvent plus cupides. Cela concorde avec le fait que bon nombre de ces plantes sont adaptées à des environnements où une croissance rapide est un avantage, comme par exemple des saisons de croissance courtes ou une concurrence intense.
Une découverte importante est qu’un ensemble relativement restreint de traits peut expliquer une grande partie de la variation que nous observons entre les espèces. Ces traits ne fonctionnent pas de manière isolée ; ils interagissent par la coordination et les compromis. Dans certains cas, les traits travaillent ensemble pour améliorer les performances : c’est la coordination. Dans d’autres, les plantes font des compromis stratégiques – par exemple, avoir des feuilles fines qui permettent une croissance rapide mais ne durent pas longtemps – il s’agit d’un compromis. Au fil de l’évolution, ces schémas ont façonné le large éventail de stratégies de survie que nous observons aujourd’hui.
Dans une base de données mondiale de 9 158 observations au niveau de sites dans les écosystèmes de prairies, nous avons souligné que le spectre économique des feuilles (LES) s’étend des espèces présentant des traits de croissance rapide (par exemple, une surface foliaire spécifique élevée et un taux photosynthétique élevé) à celles présentant des traits de croissance lente (par exemple, une faible surface foliaire spécifique et un faible taux photosynthétique). Ces deux extrémités reflètent respectivement des stratégies d’acquisition et de conservation des ressources. Les facteurs climatiques peuvent moduler la coordination et les compromis entre les caractères fonctionnels des plantes. Photos de Kuo Sun.
En identifiant ces modèles, nous contribuons à construire un cadre permettant de comprendre comment les plantes peuvent réagir au changement climatique. Si nous savons quels traits sont les plus importants et comment ils interagissent, nous pouvons mieux prédire comment les communautés végétales pourraient changer – et ce que cela signifie pour la santé d’écosystèmes entiers. C’est vital, car les prairies sont essentielles à la vie sur Terre. Si les prairies continuent de se dégrader, nous risquons de perdre l’une de nos plus importantes défenses naturelles contre le changement climatique.
Nos travaux offrent une vision globale qui pourrait guider la conservation de la biodiversité et la gestion des terres. En identifiant les caractéristiques et les stratégies qui permettent aux plantes de prospérer dans différentes conditions, nous pouvons prendre de meilleures décisions sur la manière de protéger et de restaurer ces précieux écosystèmes dans un monde en évolution rapide.
Bref, les feuilles contiennent des indices remarquables sur l’avenir des prairies. Ils nous disent non seulement comment les plantes survivent aujourd’hui, mais aussi comment elles pourraient s’adapter – ou lutter – aux climats de demain.
07/10/2025
Comment les caractères des feuilles nous aident à comprendre l’avenir des prairies |
Kuo Sun et Zhenzhu Xu, Institut de botanique de l’Académie chinoise des sciences, discutent de leur article : Coordination mondiale et compromis entre les caractéristiques des espèces des prairies et les facteurs climatiques
Les prairies s’étendent sur de vastes régions du monde, depuis les vastes prairies d’Amérique du Nord jusqu’aux savanes d’Afrique et aux steppes d’Asie. Ces paysages sont bien plus que de magnifiques espaces ouverts : ils stockent le carbone, protègent les sols, conservent l’eau, soutiennent la faune et aident à réguler le climat. Pourtant, ils subissent de plus en plus la pression du changement climatique et des activités humaines. Pour les protéger, nous devons comprendre comment fonctionnent les plantes qui composent ces écosystèmes et comment elles pourraient s’adapter au changement climatique et à l’utilisation des terres dans les années à venir.
Nos recherches se concentrent particulièrement sur une partie des plantes : leurs feuilles. Les feuilles ne sont pas de simples « panneaux solaires verts » pour la photosynthèse ; ils sont essentiels à la survie d’une plante. La taille, l’épaisseur, la teneur en éléments nutritifs et d’autres caractéristiques d’une feuille – connues sous le nom de traits fonctionnels des feuilles – affectent la façon dont une plante capte la lumière, utilise l’eau et pousse dans différentes conditions. En étudiant ces caractéristiques, nous pouvons apprendre comment les plantes font face à des défis tels que la sécheresse, la chaleur ou une faible disponibilité de nutriments.
Nous avons rassemblé un vaste ensemble de données détaillées sur les caractéristiques des feuilles de graminées et d’autres plantes herbacées du monde entier. Pour donner un sens à cette diversité, nous avons regroupé les espèces en différentes types fonctionnels de plantes (PFT). Cette classification était basée sur trois distinctions clés : 1) Forme de croissance – plantes herbacées graminées par rapport aux plantes herbacées non graminées (souvent appelées plantes herbacées), 2) Voie photosynthétique – espèces C3 par rapport à C4 (deux façons différentes dont les plantes captent le carbone), et 3) Histoire de la vie – plantes annuelles ou vivaces (qu’elles terminent leur cycle de vie en un an ou qu’elles vivent plusieurs années). Ces catégories reflètent différentes stratégies utilisées par les plantes pour croître et survivre. Par exemple, les espèces C4 réussissent souvent mieux dans des environnements chauds et ensoleillés, tandis que les espèces C3 peuvent prospérer dans des climats plus frais. Les annuelles ont tendance à croître rapidement et à se reproduire en une seule saison, tandis que les plantes vivaces investissent davantage dans leur survie à long terme.
Échantillonnage sur le terrain réalisé le long du transect du Tibet. Gauche : Leren Liu et Kuo Sun (de gauche à droite). À droite : Zhenzhu Xu, Hui Li, Kuo Sun et Ruojun Sun. Photographies de Zhenzhu Xu.
Nos résultats ont révélé des tendances claires. Les plantes des régions tempérées ont tendance à suivre une stratégie conservatrice : croître plus lentement, conserver les ressources et se concentrer sur leur survie. En revanche, les plantes des régions boréales, subtropicales, tropicales et méditerranéennes sont plus susceptibles d’adopter une stratégie d’acquisition – se développer rapidement pour tirer le meilleur parti des ressources disponibles. Certains types de plantes – en particulier les espèces C4, les plantes herbacées et les annuelles – sont souvent plus cupides. Cela concorde avec le fait que bon nombre de ces plantes sont adaptées à des environnements où une croissance rapide est un avantage, comme par exemple des saisons de croissance courtes ou une concurrence intense.
Une découverte importante est qu’un ensemble relativement restreint de traits peut expliquer une grande partie de la variation que nous observons entre les espèces. Ces traits ne fonctionnent pas de manière isolée ; ils interagissent par la coordination et les compromis. Dans certains cas, les traits travaillent ensemble pour améliorer les performances : c’est la coordination. Dans d’autres, les plantes font des compromis stratégiques – par exemple, avoir des feuilles fines qui permettent une croissance rapide mais ne durent pas longtemps – il s’agit d’un compromis. Au fil de l’évolution, ces schémas ont façonné le large éventail de stratégies de survie que nous observons aujourd’hui.
En identifiant ces modèles, nous contribuons à construire un cadre permettant de comprendre comment les plantes peuvent réagir au changement climatique. Si nous savons quels traits sont les plus importants et comment ils interagissent, nous pouvons mieux prédire comment les communautés végétales pourraient changer – et ce que cela signifie pour la santé d’écosystèmes entiers. C’est vital, car les prairies sont essentielles à la vie sur Terre. Si les prairies continuent de se dégrader, nous risquons de perdre l’une de nos plus importantes défenses naturelles contre le changement climatique.
Nos travaux offrent une vision globale qui pourrait guider la conservation de la biodiversité et la gestion des terres. En identifiant les caractéristiques et les stratégies qui permettent aux plantes de prospérer dans différentes conditions, nous pouvons prendre de meilleures décisions sur la manière de protéger et de restaurer ces précieux écosystèmes dans un monde en évolution rapide.
Bref, les feuilles contiennent des indices remarquables sur l’avenir des prairies. Ils nous disent non seulement comment les plantes survivent aujourd’hui, mais aussi comment elles pourraient s’adapter – ou lutter – aux climats de demain.
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