A quoi ressemblera le monde dans le futur ? Les scientifiques tentent en permanence de modéliser l'impact des différents changements mondiaux sur les plantes, les écosystèmes et la biodiversité afin que les décideurs politiques et les défenseurs de l'environnement puissent être proactifs. Ces "prédictions de boule de cristal" sont généralement basées sur des expériences mesurant la croissance des plantes sous différentes températures, teneurs en eau et en éléments nutritifs du sol. Les choses se compliquent un peu lorsqu'on essaie de comprendre ce qui arrive aux microbes du sol ainsi qu'aux plantes et à toute rétroaction entre ces deux éléments.

Dr Gaowen Yang et trois collègues de Freie Universität Berlin et Institut de recherche avancée sur la biodiversité de Berlin‐Brandebourg (BBIB) ont étudié la croissance de quatre espèces de graminées, d'herbes et de légumineuses respectivement sur des mélanges de sols à biodiversité faible, modérée et élevée exposés à trois perturbations du changement global (par exemple, le réchauffement, la sécheresse et les dépôts d'azote). Les chercheurs ont constaté que les stress étaient plus prononcés lorsque les plantes étaient cultivées sur des mélanges de sols à diversité microbienne réduite. La sécheresse et les perturbations des dépôts d'azote (N) ont réduit la diversité végétale, mais les plantes ont pu se rétablir sur une biodiversité modérée et élevée du sol. UN ancienne étude a montré que la perte d'espèces microbiennes rares du sol qui induisent une résistance systémique modifie également les interactions plantes-ravageurs. Le Dr Yang a déjà exploré comment les processus et la diversité du sol sont impactés par un nombre croissant de changements environnementaux (par exemple deux contre dix) et discuté comment le biote du sol peut affecter la stabilité de l'écosystème.

Dans l' étude actuelle, Yang et ses collègues ont collecté environ 46 kg de sol de Brandebourg et préparé des mélanges de sol pour représenter la diversité microbienne du sol faible, modérée et élevée en utilisant l'approche de dilution à extinction (par exemple, différentes proportions de sol frais et de sol stérilisé). Ces mélanges de sol incubés pendant deux mois avant toute expérience afin que les microbes puissent s'accumuler. Yang et ses collègues ont mis en place une expérience en microcosme où chaque pot contenait deux semis de quatre espèces d'herbes, d'herbes et de légumineuses respectivement, 24 au total. Les semis ont poussé sur les trois mélanges de sol différents pendant deux mois et demi et ont été récoltés trois fois.

Yang et ses collègues ont étudié la production de biomasse aérienne de graminées, d'herbes et de légumineuses dans différents mélanges de sols à diversité microbienne du sol.

La première récolte a eu lieu au bout de 2.5 mois après la phase d'établissement sur les différents mélanges de sol. Les scientifiques ont mesuré la biomasse aérienne de chaque espèce. Ensuite, les pots ont été exposés à trois effets du changement global (par exemple la sécheresse, le réchauffement, l'augmentation des dépôts de N) et les plantes ont été récoltées au bout de deux mois. Les chercheurs ont ensuite laissé les plantes récupérer pendant deux mois et les ont récoltées pour la troisième fois. L'ADN microbien du sol a été extrait pour mesurer les changements de la communauté bactérienne et fongique pendant les phases de perturbation et de rétablissement.

Prairie dominée par la vesce. Source: canva.

Tous les stress étaient plus prononcés lorsque les plantes étaient cultivées sur des mélanges de sols à diversité microbienne réduite. Par exemple, la sécheresse a réduit la biomasse des légumineuses de 89 % dans un mélange à biodiversité élevée des sols, mais la réduction était de 95 % dans le cas d'un sol à faible biodiversité. Les effets étaient légèrement différents pour les herbes et les graminées.

"La diminution de la persistance des légumineuses par la perte de biodiversité du sol pourrait être en partie attribuée à la

l'absence de mutualistes du sol, par exemple, les champignons AM [mycorhiziens arbusculaires] », ont écrit Yang et ses collègues.

"Suite aux perturbations du changement global, une récupération complète de la diversité bactérienne du sol a été observée dans la présente étude, indiquant que les bactéries du sol sont très résistantes aux perturbations du changement global, soutenant les travaux antérieurs."

La biomasse des légumineuses s'est entièrement rétablie après les perturbations sur la biodiversité des sols élevée et modérée mais pas sous la biodiversité des sols faible. La sécheresse et les perturbations des dépôts d'azote ont réduit la diversité végétale.

"Notre étude montre que la perte de biodiversité pourrait entraîner une rétroaction négative, qui peut encore diminuer la diversité végétale en diminuant les légumineuses."

Cette étude a mis en évidence l'importance de la diversité microbienne du sol pour prédire les réponses des plantes à trois principales perturbations du changement global.