Sous le sud de l'océan Indien, où la plaque tectonique africaine se déchire de sa voisine antarctique, un volcan sous-marin s'élève. Il perce la surface de l'océan dans le quarantaine rugissante, une région connue pour ses vents hurlants et ses vagues tumultueuses, où elle est connue sous le nom de Île Marion.

Exposez les vents, laissez l'île froide, avec Wikipédia indiquant que on peut s'attendre à de la neige ou du gel à tout moment de l'annéeIl est également mentionné qu'il s'agit de l'un des endroits les plus nuageux au monde. On pourrait s'attendre à ce que si un endroit devait bénéficier du réchauffement climatique, ce soit celui-ci. L'île est également située dans un endroit où le réchauffement climatique est le plus important. Une équipe de botanistes sud-africains s'y est rendue en 2019 et 2020 pour mener des expériences sur l'avenir de l'île.

L'île Marion semble être un endroit idéal pour les travaux botaniques de terrain. Isolée, elle n'a émergé avec sa voisine, l'Île-du-Prince-Édouard, qu'après la dispersion des continents. C'est un endroit idéal pour s'évader, à moins que vous ne souhaitiez échapper aux manchots, aux phoques et aux albatros hurleursLa moitié de la population mondiale d'albatros hurleurs vit sur l'île. Malheureusement, cette population est en danger, car beaucoup de sourisLes humains ne sont arrivés sur l'île qu'en 1799, apportant avec eux des souris clandestines. Mais les arrivants ultérieurs, venus établir une station de recherche en 1947, ont apporté avec eux d'autres espèces invasives.

Gros plan sur le pâturin annuel (Poa annua) montrant sa structure florale et la disposition de ses feuilles caractéristiques. Cette graminée présente de multiples capitules délicats et ramifiés, avec de petits fleurons vert blanchâtre groupés sur de fines tiges. Ses feuilles étroites, en forme de lame, sont d'un vert vif, certaines présentant des extrémités brunes ou jaunâtres, caractéristiques de cette graminée envahissante courante. La plante forme des touffes denses, à la fois avec des tiges florales dressées et un feuillage arqué. À l'arrière-plan, on distingue d'autres graminées, mais elles sont floues.
poa annuelle sur l'île Marion par Elmar van Rooyen / iNaturalist CC-BY-NC

poa annuelle, aussi connu sous le nom Poa infirma, une graminée commune en Europe occidentale, est également présente dans le monde entier suite à une introduction. Les graines de graminées se répandent partout et, au milieu du XXe siècle, elles ont atteint l'île Marion, où elles sont devenues une espèce envahissante.

Une touffe mature d'Agrostis stolonifera (agrostide stolonifère) photographiée dans ce qui semble être une station de recherche ou une zone aménagée. L'herbe forme une large touffe dense, avec de nombreux capitules brun doré qui surplombent le feuillage. La plante présente le schéma de croissance caractéristique de cette espèce : des feuilles vertes et jaunâtres en forme de lame forment une touffe imposante. Les capitules, abondants et délicats, sont arrivés à maturité et captent la lumière, leur donnant un aspect plumeux, couleur blé. À l'arrière-plan, des bâtiments en tôle ondulée et des palettes en bois sont visibles, suggérant que la photo a été prise à la station de recherche de l'île Marion.
Agrostis stolonifère sur l'île Marion par Elmar van Rooyen / iNaturalist CC-BY-NC

Agrostis stolonifère est une autre herbe eurasienne très répandue, qui a été consommée par les humains autour du monde. Il ne se propage pas seulement par graines, mais également par stolons, tiges horizontales rampantes capables de s'enraciner. Ainsi, lorsqu'elle trouve un endroit qui lui convient, elle peut se propager rapidement.

Polypogon magellanicus (herbe à barbe de Magellan) pousse dans son habitat naturel sur l'île Marion. Ses capitules courbés et plumeux, caractéristiques de cette herbe indigène, lui confèrent son aspect unique. La plante forme des touffes denses aux longues feuilles arquées et aux inflorescences proéminentes, semblables à des plumes brun-violet, qui se courbent gracieusement au vent. Elle pousse au milieu d'une végétation typique de l'île Marion, composée de plantes basses en coussinets, de mousses et d'autres graminées aux nuances variées de vert, de brun et d'orange rougeâtre. Le paysage présente le relief plat et balayé par les vents, caractéristique de l'île, avec des zones humides visibles au loin sous un ciel gris et couvert, typique du climat subantarctique.
Polypogon magellanicus sur l'île Marion par Elmar van Rooyen / iNaturalist CC-BY-NC

Nita Pallett et ses collègues ont collecté des échantillons de graminées sur l'île et, après les avoir placés dans des pots, les ont soumis à un réchauffement du sol de 3 °C au-dessus de la température ambiante pour observer leur réaction. Ils ont utilisé deux graminées indigènes. Polypogon magellanicus et Poa cookiei pour comparer avec les plantes envahissantes afin de voir si un côté aurait un avantage sur l'autre.

Poa cookii (pâturin de Cook) poussant dans son habitat naturel sur l'île Marion, présente le port robuste et touffu de cette graminée indigène. La plante forme une grande touffe dense aux feuilles étroites d'un vert vif, rayonnant vers l'extérieur depuis le centre, et présente de multiples capitules compacts vert jaunâtre, regroupés dans le feuillage. Cette graminée présente une croissance en coussinet typique, adaptée aux vents violents et au froid de l'île Marion. Le paysage environnant présente le relief typique de l'île, avec un sol volcanique sombre, des zones de mousse et d'autres végétaux bas, ainsi que des herbes sèches à divers stades de dormance créant un arrière-plan brun doré.
Poa cookiei sur l'île Marion par Elmar van Rooyen / iNaturalist CC-BY-NC

L'une des raisons pour lesquelles les îles subantarctiques comme l'île Marion sont considérées comme si sensibles au réchauffement climatique est la théorie des écosystèmes froids. L'idée sous-jacente est que, dans les écosystèmes froids, ce n'est pas la température en tant que telle qui pose problème. C'est manque de nutriments.

Les plantes tirent l'essentiel de ce dont elles ont besoin pour pousser de l'atmosphère (dioxyde de carbone) et du sol (eau). Mais elles ont également besoin d'autres éléments, notamment d'azote, de phosphore et de potassium. Ces éléments sont fournis par les microbes du sol, et lorsqu'il fait plus froid, leur action est réduite. Il en résulte une abondance de matière morte prête à être décomposée, mais peu de microbes s'en chargent. Un sol plus chaud devrait accélérer la décomposition, apporter davantage de nutriments et donc une croissance plus rapide et plus vigoureuse des plantes.

Pour vérifier que le problème résidait dans une carence en nutriments, l'équipe a également mené une deuxième expérience. Lors de cette expérience, ils ont ajouté de l'azote, du phosphore et du potassium comme engrais pour observer la réaction des plantes. Celles-ci n'ont pas réagi comme prévu par la théorie.

On pourrait s'attendre à ce que le réchauffement améliore la disponibilité de l'azote. La chaleur supplémentaire stimule les microbes, recyclant les matières mortes et les rendant disponibles pour les plantes. Pourtant, un nombre croissant d'études montrent que ce n'est pas toujours le cas. Pallett et ses collègues notent également que d'autres études ont montré que l'augmentation de la disponibilité des nutriments peut être temporaire. Cela illustre la nécessité d'expériences en conditions réelles.

Pour les plantes de l'île Marion, le réchauffement a constamment augmenté la croissance des plantes pour une seule espèce (l'espèce envahissante). poa annuelle). Les deux graminées indigènes n'ont montré aucune réponse significative au réchauffement et, étonnamment, aucune des deux Agrostis stolonifère, l'autre espèce invasive. Mais la découverte vraiment surprenante est venue de l'expérience sur les engrais.

L'apport d'engrais a effectivement favorisé la croissance de toutes les espèces. Et de manière significative. La croissance a doublé, tant pour les plantes indigènes que pour les plantes invasives. Les plantes étaient manifestement avides de nourriture, théoriquement abondante dans le sol riche en matières organiques de l'île Marion. Mais si le réchauffement était censé libérer ces nutriments du sol, pourquoi les plantes souffraient-elles encore de faim ?

L'analyse du sol a révélé pourquoi les plantes restaient affamées. Le réchauffement a libéré de l'azote, mais beaucoup moins que prévu. Pire encore, il n'a pas libéré du tout de phosphore, un autre nutriment essentiel à la croissance des plantes. Malgré des mois de réchauffement, le riche sol organique de l'île Marion a conservé obstinément la majeure partie de ses ressources nutritionnelles. Les équipes de recyclage microbien, qui auraient dû faire des heures supplémentaires, se présentaient rarement au travail. Ces résultats ont des implications importantes pour notre compréhension des effets du changement climatique. Pallett et ses collègues écrivent :

[L]'application d'engrais a été utilisée dans des expériences comme indicateur du réchauffement du sol, en supposant implicitement que le réchauffement augmentera la libération de nutriments (par exemple, voir Jonasson et al. 1999; Graglia et al. 2001). L'utilisation des engrais comme indicateur du réchauffement des sols est inappropriée, car la libération de nutriments liée au réchauffement peut être inexistante ou relativement faible. De plus, les réponses au réchauffement diminuent avec le temps en raison de l'acclimatation microbienne à la température ou de la limitation du substrat (Kirschbaum 2004; Romero-Olivares et al. 2017). L’application d’engrais comme indicateur de réchauffement suppose également une augmentation simultanée de tous les nutriments nécessaires aux plantes, ce qui peut ne pas être le cas.

Les résultats montrent que, le réchauffement n'entraînant pas automatiquement une augmentation des nutriments disponibles dans le sol, la hausse des températures pourrait favoriser les plantes envahissantes en Arctique et en Antarctique. Cela va créer davantage de défis de conservation dans des régions difficiles d'accès. Les résultats soulignent également que c'est précisément dans ces régions que les biologistes devront se rendre s'ils souhaitent tester leurs modèles avec des données réelles.

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Pallett, NCM, Ripley, BS, Greve, M. et Cramer, MD (2025) « Le réchauffement a des effets limités sur la croissance des plantes par la libération de nutriments : preuves provenant de l'île Marion subantarctique », Annals of Botany. Disponible à l'adresse: https://doi.org/10.1093/aob/mcaf154.

Image de couverture: L'île Marion avec quelques manchots sauteurs expliquant patiemment comment ils ont obtenu leur nom, par lizziepop / iNaturalist CC-BY-NC