La productivité primaire brute représente le carbone total fixé par la photosynthèse dans un écosystème. Étant donné que les plantes décomposent également les sucres produits par la photosynthèse, libérant du carbone et de l'énergie pour le métabolisme, la respiration des plantes consomme une part substantielle de la production primaire brute. La productivité primaire nette est la différence entre ces deux processus et représente le carbone disponible pour l'écosystème pour la croissance des plantes et la consommation animale. Comprendre comment des forêts entières et la biosphère dans son ensemble réagiront au changement climatique nécessite une compréhension de la production primaire nette. Cependant, l'estimation de la production primaire nette peut être difficile, c'est pourquoi il y a plus de 20 ans, une hypothèse a été introduite selon laquelle la production primaire nette était égale à environ la moitié de la production primaire brute. Cela peut vous amener à vous demander – cette hypothèse est-elle correcte ?

In Physiologie des arbres, Collalti et Prentice revisitent cette hypothèse pour les forêts, en examinant plus de 200 études ayant déjà abordé cette question. Ils ont notamment cherché à comprendre si l'âge, la structure ou le climat des forêts pouvaient influencer le ratio entre la productivité primaire nette et brute. Ils se sont concentrés spécifiquement sur la photosynthèse et la respiration de la végétation pour comprendre comment les forêts répartissent le carbone fixé. Bien qu'ils aient constaté que le ratio moyen entre la productivité primaire nette et brute était proche de l'hypothèse d'il y a 20 ans, ils ont constaté une forte variabilité de ce chiffre selon les différents types de forêts, allant de 0.22 (près du minimum théorique) à 0.8. En examinant les causes de cette variation, Collalti et Prentice ont constaté que les forêts dont le sol était plus riche en éléments nutritifs (également appelé fertilité des sols) présentaient des ratios plus élevés que les forêts dont les sols étaient pauvres en éléments nutritifs, tandis que les forêts aménagées présentaient des ratios plus élevés que les forêts non aménagées. Globalement, cela signifie que les forêts aménagées aux sols fertiles sont devenues plus efficaces pour l'absorption du carbone, utilisant relativement plus de carbone pour leur croissance. Ces résultats concordent avec les prédictions selon lesquelles une plus grande disponibilité des nutriments stimule la photosynthèse et avec la manière dont la gestion des forêts peut maintenir un environnement lumineux au sein de la canopée forestière favorable à la croissance.

Quelles sont les implications de ces résultats ? Puisque le ratio entre productivité primaire nette et productivité primaire brute est utilisé pour prédire l'absorption future de carbone par les écosystèmes, Collalti et Prentice montrent que l'hypothèse simple utilisée précédemment ne rend pas compte de l'ampleur des processus biologiques à l'échelle de l'écosystème. Cela rendra la prévision de la productivité primaire nette nécessairement plus complexe, mais aussi plus précise, en adaptant les prédictions aux conditions environnementales prédominantes de l'écosystème en question. Cependant, le sujet n'est pas encore clos : les arbres peuvent stocker du carbone dans les sucres et en tirer profit de nombreuses années plus tard. Cela signifie qu'il pourrait exister des décalages temporels complexes où le ratio productivité primaire nette/productivité primaire brute reflète les conditions environnementales des années précédentes. Il est clair que les conclusions de Collalti et Prentice ne sont que la partie émergée de l'iceberg pour comprendre ce qui contrôle ce ratio.