Qingzhou Zhao, de l’Université d’Umeå en Suède, discute de son article : L’augmentation des précipitations remodèle la répartition des nutriments entre les plantes alpines et les microbes et améliore la rétention de carbone et d’azote dans les écosystèmes
Une question pluvieuse dans l’écosystème alpin
Les précipitations changent à mesure que le climat se réchauffe. Dans de nombreuses régions alpines, notamment sur le plateau tibétain, les écosystèmes deviennent non seulement plus chauds, mais aussi plus humides. À première vue, davantage de pluie peut sembler une bonne nouvelle pour ces écosystèmes limités en eau et en nutriments. Mais un écosystème n’est pas une unité unique qui répond. Les parties de plantes aériennes, les parties de plantes souterraines, les microbes du sol et les champignons mycorhiziens peuvent chacun réagir de différentes manières à l’augmentation des précipitations. Cette différence entre les réponses aériennes et souterraines est devenue la question centrale de notre étude.
Cette idée est née d’un travail de terrain sur le plateau tibétain. De 2017 à 2022, j’ai passé une partie de presque chaque saison de croissance dans une station de recherche sur les prairies alpines à plus de 3 500 m d’altitude. Un jour de pluie pendant un travail sur le terrain, je discutais d’idées expérimentales avec mon superviseur lors d’un appel vidéo sur la façon d’utiliser le traceur d’isotopes stables restant de une autre expérience. Cette conversation nous a amené à explorer une question simple :
Lorsque les précipitations augmentent, les composants de l’écosystème aérien et souterrain réagissent-ils de la même manière ?
Relier les réponses aériennes et souterraines aux changements de précipitations
Pour répondre à cette question, nous avons utilisé comme système modèle une prairie alpine limitée en eau et en nutriments et avons mené une expérience d’addition de précipitations pour simuler une gamme de scénarios de précipitations futures. Nous avons combiné cela avec une approche de traçage des isotopes de l’azote (N) pour suivre la répartition de l’azote entre les composants de l’écosystème à mesure que les précipitations augmentaient. Nous avons mesuré l’absorption de N par les plantes et les microbes du sol, les caractéristiques des racines associées à la recherche de nutriments, la colonisation mycorhizienne, la rétention de N dans l’écosystème et la fixation du C par les plantes.
Notre objectif n’était pas simplement de déterminer si l’augmentation des précipitations augmentait l’activité biologique. Au lieu de cela, nous voulions comprendre comment l’augmentation des précipitations modifie l’équilibre des nutriments et les interactions entre les composants aériens et souterrains. Ceci est important car les plantes et les microbes du sol sont en compétition pour les nutriments et leurs interactions influencent fortement la productivité des écosystèmes, le stockage du C et la rétention des nutriments.
Plus de pluie, mais des limites biologiques différentes
Le résultat le plus frappant a été que différentes composantes de l’écosystème ont atteint leurs limites à différents niveaux d’augmentation des précipitations. Les plantes et les microbes ont augmenté l’assimilation de N sous l’augmentation des précipitations, mais les réponses microbiennes ont saturé beaucoup plus tôt. L’acquisition de nutriments par les plantes a continué d’augmenter sur une partie plus large du gradient de précipitations. Dans le même temps, les caractéristiques des racines au niveau communautaire ont évolué vers une stratégie plus acquisitive, devenant ainsi mieux équipées pour capturer les nutriments dans des conditions plus humides. Les champignons mycorhiziens ont montré encore une autre réponse, leur colonisation augmentant lors de l’ajout de précipitations intermédiaires, mais diminuant au niveau de précipitation le plus élevé.
Ces tendances suggèrent que différentes composantes de l’écosystème peuvent présenter des seuils séquentiels en réponse à l’augmentation des précipitations. Différentes composantes de l’écosystème ont réagi à l’augmentation des précipitations, mais n’ont pas atteint leurs limites simultanément. L’augmentation des précipitations n’a donc pas simplement stimulé en parallèle l’ensemble de l’écosystème. Au lieu de cela, il a réorganisé les interactions plantes-microbes et la répartition des nutriments dans les écosystèmes. Des conditions plus humides ont renforcé la voie végétale davantage que la voie microbienne, contribuant ainsi à une plus grande rétention d’azote et à une plus grande accumulation de C dans l’écosystème.
Pourquoi est-ce important ?
Je pense que cela est important parce que les réponses des écosystèmes au changement climatique dépendent de la façon dont les composants aériens et souterrains réagissent et interagissent. Nos résultats suggèrent que les plantes, les microbes et les champignons symbiotiques ne se sont pas déplacés de manière synchronisée. Si nous examinons uniquement les composants individuels, nous risquons de passer à côté des changements cachés dans le fonctionnement de l’écosystème.
Dans les écosystèmes alpins, où l’eau et les nutriments limitent souvent la croissance des plantes, la modification des précipitations pourrait réorganiser les voies biologiques de manière à affecter la fixation du C, la rétention de l’azote et le fonctionnement à long terme de l’écosystème. Prédire les réponses des écosystèmes alpins au futur changement climatique nécessitera de prendre en compte les réponses non linéaires et contrastées des différentes composantes de l’écosystème.
En un mot, plus de pluie n’est pas simplement « plus une bonne chose » dans les écosystèmes alpins. Cela change les composants qui continuent de réagir, ceux qui se stabilisent ou déclinent plus tôt, et la manière dont le fonctionnement de l’écosystème émerge des interactions entre les composants aériens et souterrains.