En octobre 2018, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a publié son rapport sur la faisabilité de nous maintenir sous l'objectif de 1.5°C suggéré par les Nations Unies lors de la réunion de Paris sur le changement climatique en 2015. Le GIEC a donné au monde environ 12 ans pour réduire radicalement les émissions de carbone ou nous serons confrontés à de très graves perturbations climatiques. Cependant, ils ne s'intéressaient pas seulement à la réduction de la combustion des combustibles fossiles, mais aussi aux «émissions négatives», à savoir comment nous pouvons éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Les plantes et les sols sont d'énormes réservoirs de carbone et reçoivent donc beaucoup d'attention.
Le 5 juillet 2019 Bastin et al. a publié un article dans Science préconisant un exercice mondial massif de plantation d'arbres pour aider à résoudre le problème du changement climatique. Le papier a provoqué une certaine controverse. Tout le monde s'accorde à dire que planter des arbres est une bonne chose, mais la déclaration faite dans l'abstrait, "Cela met en évidence la restauration mondiale des arbres comme notre solution la plus efficace au changement climatique à ce jour", a inquiété de nombreux climatologues. Ils ont estimé que la meilleure solution au changement climatique est de réduire les émissions. Climatologue de haut niveau, Stefan Rahmstorf, a écrit une réponse détaillée à l'article. Planter des arbres est une bonne idée, « Mais il ne faut pas se faire d'illusions sur le nombre de milliards de tonnes de CO2 « Cela va épuiser l'atmosphère. Et certainement pas dans l'illusion que cela nous fera gagner du temps avant d'abandonner l'utilisation des combustibles fossiles », a écrit Rahmstorf.
À l'échelle mondiale, la quantité de carbone stockée dans les sols est supérieure à celle des plantes, soit environ 75 % du stock mondial de carbone terrestre. La manière d'accroître la séquestration et ainsi d'extraire le dioxyde de carbone de l'atmosphère suscite un intérêt considérable. L'un des principaux problèmes de la séquestration du carbone dans les sols est sa réversibilité. La matière organique du sol est donc vulnérable à la dégradation par les micro-organismes, ce qui entraîne la libération de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Dans la même semaine que le Bastin et al. article est paru dans Science, avec un peu moins de fanfare, j'ai publié mon article sur la séquestration du carbone dans les phytolithes dans Frontières des sciences de la Terre. J'ai travaillé sur les phytolithes pendant près de 40 ans et j'ai vu le domaine se développer remarquablement pendant cette période, mais encore de nombreux scientifiques, même des spécialistes des plantes, n'ont aucune idée de ce qu'est un phytolithe !! La silice soluble est absorbée par les racines des plantes et les phytolithes sont des corps de silice solides qui se forment dans les cellules végétales. Plus de silice est absorbée par les graminées et les céréales que la plupart des autres groupes de plantes et elles contiennent donc plus de phytolithes. Il existe deux principaux types de phytolithes, ceux qui se forment dans la lumière cellulaire et ceux qui se forment dans la paroi cellulaire sur une matrice glucidique. La silice renforce les plantes et agit comme une défense contre les brouteurs. Les phytolithes prennent la forme des cellules dans lesquelles ils sont formés et beaucoup de travail par le Comité international pour la taxonomie des phytolithes L'ICPT s'est attaché à les catégoriser. Les phytolithes résistent à la dégradation dans le sol. Ils sont donc couramment utilisés par les archéologues et les paléoécologues pour déterminer les régimes alimentaires, l'agriculture et les environnements passés.
In 2005 Parr et SullivanLes Australiens ont suggéré que les phytolithes pourraient séquestrer des quantités substantielles de carbone dans le sol. Si cela s'avérait vrai, la séquestration diminuerait la nature réversible du stockage du carbone dans les sols. Mais cette idée a été controversée, principalement parce que les différentes méthodes de préparation des phytolithes donnent des valeurs différentes pour les concentrations de carbone dans les phytolithes. Une valeur élevée suggérerait que la séquestration dans les phytolithes était importante à l'échelle mondiale, mais une valeur faible impliquerait qu'elle était insignifiante.
Curieusement, on s'est très peu intéressé aux types de phytolithes les plus importants pour la séquestration. Étaient-ce les types de lumière ou ceux de la paroi cellulaire ? Dans mon article, j'ai tenté de le savoir. J'ai d'abord retracé l'histoire du carbone dans les phytolithes et les débats actuels à ce sujet. J'ai ensuite étudié la littérature pour déterminer quels phytolithes étaient des types de paroi cellulaire. Il est souvent difficile d'en être certain en microscopie optique ; j'ai donc recherché des études utilisant la microscopie électronique à transmission ou à balayage et la microanalyse aux rayons X. Nombre d'entre elles ont été publiées dans les années 1980, souvent dans le Annals of Botany, et assez fréquemment par moi et mes collaborateurs ! L'épiderme des feuilles et des tiges est le site principal, en particulier chez les graminées et les céréales, et les parois cellulaires primaires, les macropoils, les poils piquants et la saillie des parois des papilles sont souvent silicifiés.
J'ai ensuite tenté de déterminer les concentrations de carbone dans les phytolithes du lumen et de la paroi cellulaire. Il existe très peu de données à ce sujet, mais celles disponibles suggèrent que les types de parois cellulaires contiennent beaucoup plus de carbone que les types de lumen. Les types de parois cellulaires sont-ils donc plus importants pour la séquestration du carbone ? Le problème est qu'ils sont considérés comme fragiles et plus susceptibles de se décomposer dans le sol, du moins c'est l'idée reçue. Cependant, après avoir étudié la littérature, je n'ai trouvé aucune preuve directe de cette affirmation. Les phytolithes plus petits, présentant un rapport surface/volume important, se décomposent plus rapidement, mais personne ne semble avoir étudié les types de parois cellulaires et les avoir comparés à ceux du lumen. Je me suis ensuite tourné vers la littérature archéologique et paléoécologique. J'ai découvert que les phytolithes de parois cellulaires peuvent survivre intacts dans les sols et les sédiments pendant des centaines, voire des milliers d'années. Dans deux cas, ils ont été retrouvés associés à des restes de dinosaures.
Ainsi, au moins certains phytolithes des parois cellulaires peuvent survivre longtemps dans le sol, et il semble tout à fait possible qu'ils contiennent des quantités substantielles de carbone, protégé par leur structure siliceuse. Les phytolithes peuvent-ils donc contribuer à la lutte contre le changement climatique ? Nous n'en sommes pas certains, mais c'est au moins une possibilité qui mérite d'être étudiée. Dans mon article, j'ai présenté plusieurs axes de recherche qu'il est urgent d'explorer pour le savoir.
