Les analyses de la cellulose dans les carottes de tourbe recueillies par des scientifiques collaborateurs travaillant sur les cinq continents indiquent que une augmentation de la photosynthèse des mousses induite par le dioxyde de carbone dépend fortement de la nappe phréatique, ce qui peut modifier la composition spécifique des communautés de mousse de tourbe. Les résultats aideront à prédire comment les tourbières réagiront au changement climatique. Comprendre les tourbières est crucial car alors qu'elles ne couvrent que XNUMX% de la surface terrestre mondiale, elles stockent un tiers du carbone du sol mondial.

Henrik Serk et ses collègues des cinq continents ont étudié la réponse du rapport photorespiration sur photosynthèse dans Sphaigne mousses à l'augmentation du dioxyde de carbone au XXe siècle. Avec l'eau, la photosynthèse extrait le dioxyde de carbone de l'air et le fixe dans les plantes. Cependant, en plus de la photosynthèse, il existe un autre processus, photorespiration. Ce processus se produit lorsque le rubisco, une enzyme qui capte le dioxyde de carbone, capte l'oxygène et le convertit en dioxyde de carbone. "La photorespiration est essentielle pour le bilan carbone des plantes car elle réduit l'efficacité de la photosynthèse jusqu'à 35 %, et elle est supprimée par l'augmentation du CO2 mais accélérée par l'augmentation de la température", explique l'auteur Jürgen Schleucher, professeur à l'Université d'Umeå, en Suède, dans un communiqué de presse.

Pour l'étude, les chercheurs ont prélevé des carottes de tourbe à dix endroits dans le monde. Ils ont utilisé la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire pour comparer les distributions de l'isotope stable de l'hydrogène, le deutérium, dans la cellulose des mousses de tourbe modernes et centenaires. Cela leur a permis de reconstituer l'évolution de l'efficacité photosynthétique au cours du XXe siècle en estimant l'impact de la photorespiration.

L'analyse a révélé que l'augmentation du dioxyde de carbone au cours du siècle dernier avait réduit la photorespiration, augmentant probablement le stockage du carbone dans les tourbières à ce jour et atténuant le changement climatique. Cependant, l'augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique ne réduisait la photorespiration dans les tourbières que lorsque les niveaux d'eau étaient intermédiaires, et non lorsque les conditions étaient trop humides ou trop sèches. Contrairement à plantes vasculaires, les mousses ne peuvent pas transporter l'eau, de sorte que le niveau de la nappe phréatique contrôle leur teneur en humidité, affectant leurs performances photosynthétiques. Ainsi, les modèles basés sur les réponses physiologiques des plantes vasculaires ne peuvent pas être appliqués.

L'importance de la nappe phréatique peut avoir des conséquences importantes sur la composition des espèces des tourbières, car seules les mousses qui poussent à une distance intermédiaire du niveau de la nappe phréatique bénéficient de la concentration plus élevée de dioxyde de carbone atmosphérique. Les changements dans les précipitations pourraient avoir un effet considérable sur la capacité des mousses de tourbe à stocker le carbone lorsque la nappe phréatique monte ou descend.

« Pour obtenir une image plus claire de l'importance de la photorespiration pour les mousses de tourbe et l'accumulation de carbone dans la tourbe, la prochaine étape consiste à transférer nos données dans des modèles de photosynthèse personnalisés pour estimer les flux mondiaux de carbone des tourbières. Les futurs niveaux de CO2, les hausses de température, les changements dans les précipitations et les niveaux de la nappe phréatique devront tous être pris en compte pour prévoir le sort des tourbières dans un climat en évolution », déclare Jürgen Schleucher.

ARTICLE DE RECHERCHE

Serk, H., Nilsson, MB, Bohlin, E., Ehlers, I., Wieloch, T., Olid, C., Grover, S., Kalbitz, K., Limpens, J., Moore, T., Münchberger , W., Talbot, J., Wang, X., Knorr, K.-H., Pancotto, V. et Schleucher, J. (2021) « Global CO2 fertilization of Sphaigne mousses de tourbe via la suppression de la photorespiration au cours du XXe siècle », Rapports scientifiques. https://doi.org/10.1038/s41598-021-02953-1

Mis à jour le 18 janvier 2022 avec une image moins ambiguë de Sphaigne mousse.