L'allocation du carbone, le processus par lequel les plantes investissent du carbone dans des réserves et des structures stockées telles que de nouvelles feuilles, des tissus de tige et des racines, a des implications sur des sujets aussi variés que la tolérance à la sécheresse, la séquestration du carbone et le rendement des cultures. Un prochain numéro spécial de Tree Physiology aborde la question de l'allocation du carbone dans une série d'articles allant de revues très générales d'approches de modélisation à des revues très spécifiques, telles que une étude du transport de ¹³C à travers de jeunes pins à encens sur une période de 3 semainesBien que les études spécifiques méritent chacune une discussion, trois articles devraient intéresser toute personne impliquée dans la biologie végétale.

L'allocation du carbone représente un processus mal compris, avec une prolifération d'approches de modélisation. L'article de Franklin et al. soutient que cela est dû au fait que l'allocation du carbone ne représente pas un processus unique, mais plusieurs processus en interaction. Cette revue se concentre sur les principes directeurs des modèles d'allocation du carbone, les classant dans les catégories plus larges des modèles empiriques, allométriques, d'équilibre fonctionnel, éco-évolutifs et thermodynamiques. Une grande partie de l'article est guidée par une discussion sur les cas où des modèles plus complexes sont nécessaires pour répondre à des questions d'intérêt. Par exemple, l'allométrie empirique ne prend pas en compte les réponses plastiques aux changements environnementaux, pourtant essentielles à l'évaluation des effets du changement climatique.

De même, dans la catégorie des modèles éco-évolutifs, certains abordent explicitement la concurrence, comme les approches de maximisation théorique des jeux (Roi 1993) et dynamique adaptative (Dybzinski et al. 2011), tandis que d'autres se concentrent uniquement sur la réponse optimale des individus selon un proxy de fitness (Franklin et al. 2009). Les auteurs expliquent comment une réponse optimale individuelle peut incorporer implicitement une dimension de compétition par le choix d'un indicateur de fitness, par exemple la taille comme indicateur de compétition lumineuse. Étant donné que la compétition comporte plusieurs dimensions dans de nombreux systèmes, comme lorsque les plantes sont en compétition pour la lumière et les nutriments, il est démontré qu'il s'agit souvent d'une représentation insuffisante de la compétition. Outre un excellent guide pour les modélisateurs intéressés par des questions spécifiques liées à l'allocation, cet article fournit des orientations aux empiristes souhaitant générer des données appropriées pour influencer le développement de ces modèles.

Commentant cette critique, Makela (2012) Il classe les modèles d'allocation du carbone en modèles mécanistes (ascendants), basés sur des règles de décision (descendants) et ceux qui abordent la dynamique systémique dans son ensemble. Mäkelä souligne à juste titre que tout modèle descendant doit être considéré comme éco-évolutif, car on peut difficilement dire que les arbres prennent des décisions autrement. Remanier les catégories de modèles n'est cependant pas un simple exercice de catégorisation ; cela met en évidence une autre série de défis auxquels ces modèles sont confrontés.

Bien que la perspective de comprendre l'allocation du carbone à long terme à partir de principes mécanistes représente sans aucun doute un objectif attrayant dans ce domaine de recherche, la complexité de ces modèles, due au nombre de processus en interaction, les rend difficiles à paramétrer et mieux adaptés aux questions à court terme. D'autre part, les approches systémiques globales, telles que la dynamique adaptative, peuvent également souffrir d'une complexité excessive résultant du suivi de la dynamique d'une population structurée aux réponses plastiques. Les modèles basés sur des règles de décision reposent sur un ensemble d'hypothèses simplificatrices, mais impliquent des décisions sur les traits à accepter comme adaptatifs et ceux à considérer comme des contraintes. En fin de compte, Mäkelä et Franklin et al. s'accordent à dire que le choix du modèle dépend des questions posées et que tous les modèles doivent être soigneusement testés par rapport aux observations.

Outre les principes directeurs et les approches de modélisation, l’examen par Sala, Aspérule et Meinzer met en lumière des recherches récentes sur le calendrier de l'offre et de la demande de carbone chez les espèces d'arbres. Les études qui indiquent que les glucides stockés ne sont pas simplement des « réservoirs de débordement passifs » sont particulièrement intéressantes, mais peuvent concurrencer activement la croissance des glucides. Ces auteurs expliquent pourquoi les grands arbres peuvent dépendre des grandes marges de sécurité fournies par les réserves de glucides pour maintenir le transport hydraulique pendant les sécheresses et comment les sécheresses peuvent également avoir un impact sur le transport sur de longues distances des réserves stockées. Cela signifie que l'emplacement et la disponibilité des réserves deviennent un problème en cas de stress hydrique. En effet, le carbone stocké peut être séquestré dans le xylème par des événements d'embolie et devenir totalement inaccessible. Cette revue met en évidence la façon dont les hypothèses communément admises, telles que la nature passive du stockage des glucides, sont réexaminées et pourquoi les processus d'allocation du carbone restent un domaine d'investigation actif dans la recherche sur la physiologie des arbres.