Comment les stratégies des racines de myrtille pour accéder aux nutriments varient à petite échelle et avec les changements dans la disponibilité des nutriments |
Les racines constituent une grande partie de la biomasse végétale et jouent un rôle central dans plusieurs fonctions végétales : accéder à l’eau et aux nutriments et fournir un ancrage à la plante. Les racines sont caractérisées par divers traits qui définissent les stratégies pour accomplir ces fonctions. Ces traits varient considérablement selon les espèces, mais ils varient également au sein des espèces, les individus réagissant aux conditions environnementales changeantes. Il est important de noter que la plasticité élevée des racines au niveau intraspécifique devrait jouer un rôle important dans la définition de la manière dont les espèces s’adaptent aux changements environnementaux. Bien que de gros efforts aient été déployés pour mesurer et trouver des tendances globales dans les caractères des feuilles, nous en savons beaucoup moins sur les caractères des racines, qui sont connus pour être très variables à l’échelle intraspécifique et locale. Cet écart est important car les changements dans les stratégies végétales devraient avoir des impacts importants sur le fonctionnement des écosystèmes, comme le cycle des nutriments et du carbone, ou la stabilité des sols.
Par conséquent, la question que nous avons posée était la suivante : dans les forêts tempérées, dans quelle mesure les caractéristiques des racines changent-elles en fonction de la disponibilité des nutriments et de leur répartition spatiale ? Pour étudier ces modèles de variation des caractères racinaires au niveau intraspécifique, nous avons décidé de nous concentrer sur une seule espèce dominante du sous-étage, la myrtille (Vaccinium myrtille), dans la Forêt-Noire, dans le sud de l’Allemagne.
Un exemple d’un Vaccinium myrtillus, échantillonnés pour des observations préalables à l’expérience et d’une sous-parcelle étudiée. Photos de Rodrigue Friaud et Barbara Meyers.
Pour répondre à ces questions, nous avons mis en place des expériences de fertilisation sur dix sites forestiers d’un hectare. Au sein de chaque site, nous avons établi des sous-parcelles de 2,5 × 2,5 m et appliqué de l’engrais une fois par an pendant trois ans. Les traitements ont augmenté les nutriments de manière homogène (répartie uniformément) ou hétérogène (par endroits). Pour capturer de manière globale les stratégies racinaires, nous avons mesuré un vaste ensemble de traits, depuis les traits morphologiques (ceux habituellement mesurés) jusqu’aux traits plus étroitement liés à l’acquisition de nutriments, comme la colonisation mycorhizienne et l’activité enzymatique (produite pour accéder aux nutriments contenus dans la matière organique).
Aperçu général des caractères mesurés dans cette étude sur Vaccinium myrtille racines absorbantes. De gauche à droite : un extrait d’un scan réalisé par Denicia Kassie et Barbara Meyers de V. myrtillus racines absorbantes; un dessin de V. myrtillus de Béatrice Vanelslander et Barbara Meyers inspirée de Kutschera et Lichtenegger (1997); et une image de racines tachées agrandies de V. myrtillus prise par Barbara Meyers. Des exemples d’enroulements d’hyphes intraradicalaires, d’hyphes fins et d’endophytes cloisonnés sombres formant des hyphes mélanisés ont été marqués par des flèches.
Nous avons constaté que la disponibilité accrue de nutriments liée à la fertilisation entraînait un changement dans les stratégies de caractères des plantes, avec des racines plus courtes et plus épaisses et un système racinaire plus compact (intensité de ramification des racines plus élevée). Ce résultat a été combiné à une moindre intensité de colonisation des champignons mycorhiziens éricoïdes (associés aux plantes de la famille des Ericaceae, comme la myrtille). La distribution spatiale des nutriments n’a pas fortement affecté la variabilité des caractéristiques des racines, augmentant seulement la variabilité de l’activité de la phosphatase racinaire, montrant ainsi une importance moindre que la disponibilité globale des nutriments. Enfin, en évaluant la corrélation entre les caractères, en utilisant les caractères de base habituellement inclus (caractères morphologiques et teneur en azote), nous avons observé un schéma similaire à celui observé à l’échelle mondiale. Cependant, d’autres caractères pouvant être plus directement liés à l’acquisition de nutriments par les plantes ne correspondent pas, ce qui souligne la nécessité d’explorer davantage les modèles de variations des caractères des racines.
L’observation de la grande variation à une si petite échelle souligne que, pour les racines, l’échelle que nous avons étudiée est suffisante pour capturer les changements dans la stratégie des plantes ainsi que pour étudier les modèles de variation des traits des racines. Cela souligne la nécessité d’inclure des données à petite échelle dans la recherche sur les racines, une étape importante vers l’amélioration de notre compréhension et de notre modélisation de l’impact de la variation des caractéristiques des racines sur les fonctions écosystémiques associées, comme le stockage du carbone dans le sol et le cycle des nutriments.
09/12/2025
Comment les stratégies des racines de myrtille pour accéder aux nutriments varient à petite échelle et avec les changements dans la disponibilité des nutriments |
Barbara Meyers, de l’Université de Fribourg en Allemagne, parle de son article : La disponibilité des éléments nutritifs du sol plutôt que l’hétérogénéité spatiale des éléments nutritifs façonne la réponse intraspécifique des traits architecturaux, morphologiques et mycorhiziens des racines de Vaccinium myrtillus
Les racines constituent une grande partie de la biomasse végétale et jouent un rôle central dans plusieurs fonctions végétales : accéder à l’eau et aux nutriments et fournir un ancrage à la plante. Les racines sont caractérisées par divers traits qui définissent les stratégies pour accomplir ces fonctions. Ces traits varient considérablement selon les espèces, mais ils varient également au sein des espèces, les individus réagissant aux conditions environnementales changeantes. Il est important de noter que la plasticité élevée des racines au niveau intraspécifique devrait jouer un rôle important dans la définition de la manière dont les espèces s’adaptent aux changements environnementaux. Bien que de gros efforts aient été déployés pour mesurer et trouver des tendances globales dans les caractères des feuilles, nous en savons beaucoup moins sur les caractères des racines, qui sont connus pour être très variables à l’échelle intraspécifique et locale. Cet écart est important car les changements dans les stratégies végétales devraient avoir des impacts importants sur le fonctionnement des écosystèmes, comme le cycle des nutriments et du carbone, ou la stabilité des sols.
Par conséquent, la question que nous avons posée était la suivante : dans les forêts tempérées, dans quelle mesure les caractéristiques des racines changent-elles en fonction de la disponibilité des nutriments et de leur répartition spatiale ? Pour étudier ces modèles de variation des caractères racinaires au niveau intraspécifique, nous avons décidé de nous concentrer sur une seule espèce dominante du sous-étage, la myrtille (Vaccinium myrtille), dans la Forêt-Noire, dans le sud de l’Allemagne.
Pour répondre à ces questions, nous avons mis en place des expériences de fertilisation sur dix sites forestiers d’un hectare. Au sein de chaque site, nous avons établi des sous-parcelles de 2,5 × 2,5 m et appliqué de l’engrais une fois par an pendant trois ans. Les traitements ont augmenté les nutriments de manière homogène (répartie uniformément) ou hétérogène (par endroits). Pour capturer de manière globale les stratégies racinaires, nous avons mesuré un vaste ensemble de traits, depuis les traits morphologiques (ceux habituellement mesurés) jusqu’aux traits plus étroitement liés à l’acquisition de nutriments, comme la colonisation mycorhizienne et l’activité enzymatique (produite pour accéder aux nutriments contenus dans la matière organique).
Nous avons constaté que la disponibilité accrue de nutriments liée à la fertilisation entraînait un changement dans les stratégies de caractères des plantes, avec des racines plus courtes et plus épaisses et un système racinaire plus compact (intensité de ramification des racines plus élevée). Ce résultat a été combiné à une moindre intensité de colonisation des champignons mycorhiziens éricoïdes (associés aux plantes de la famille des Ericaceae, comme la myrtille). La distribution spatiale des nutriments n’a pas fortement affecté la variabilité des caractéristiques des racines, augmentant seulement la variabilité de l’activité de la phosphatase racinaire, montrant ainsi une importance moindre que la disponibilité globale des nutriments. Enfin, en évaluant la corrélation entre les caractères, en utilisant les caractères de base habituellement inclus (caractères morphologiques et teneur en azote), nous avons observé un schéma similaire à celui observé à l’échelle mondiale. Cependant, d’autres caractères pouvant être plus directement liés à l’acquisition de nutriments par les plantes ne correspondent pas, ce qui souligne la nécessité d’explorer davantage les modèles de variations des caractères des racines.
L’observation de la grande variation à une si petite échelle souligne que, pour les racines, l’échelle que nous avons étudiée est suffisante pour capturer les changements dans la stratégie des plantes ainsi que pour étudier les modèles de variation des traits des racines. Cela souligne la nécessité d’inclure des données à petite échelle dans la recherche sur les racines, une étape importante vers l’amélioration de notre compréhension et de notre modélisation de l’impact de la variation des caractéristiques des racines sur les fonctions écosystémiques associées, comme le stockage du carbone dans le sol et le cycle des nutriments.
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