Les promoteurs secrets de la croissance des arbres

La majorité des espèces d'arbres dans le monde sont associées à des champignons racinaires, appelés ectomycorhizes. Ceux-ci forment un réseau dense autour des fines racines, approvisionnent les arbres en nutriments et les protègent contre les agents pathogènes. En contrepartie, les champignons re?oivent de l'énergie des arbres sous forme d'hydrates de carbone, que les arbres produisent à l'aide de la photosynthèse. Gagnant-gagnant donc, et c'est connu depuis longtemps.

L'ampleur de l'influence réelle des champignons racinaires sur la croissance des arbres forestiers adultes et des forêts entières n'a toutefois été que partiellement comprise jusqu'à présent. La recherche partait du principe que les facteurs physiques tels que la température, les précipitations et l'apport d'azote dans le sol d? à l'homme influen?aient le plus la croissance des arbres, tandis que l'effet des sociétés fongiques cachées dans le sous-sol était difficile à mesurer et négligé.

Une croissance trois fois plus rapide

Le post-doctorant Mark Anthony et ses collègues du groupe de Tom Crowther, professeur d'écosystèmes globaux à l'ETH Zurich, démontrent désormais, pour cinq espèces d'arbres forestiers européens les plus répandues, que différentes sociétés fongiques sont responsables d'une plus grande variation de la croissance des arbres que les conditions climatiques régnant sur un site ainsi que l'apport d'azote d'origine humaine. L'étude correspondante vient d'être publiée dans la revue spécialisée ISME.

"Les différences dans les communautés de champignons racinaires sont liées à une triple augmentation de la croissance des arbres. Ces champignons offrent une meilleure explication écologique des différences de croissance des arbres que d'autres facteurs comme la température et les précipitations", explique Mark Anthony, premier auteur de l'étude.

Les champignons, fournisseurs d'engrais

C'est là où les communautés de champignons sont spécialisées dans l'absorption des composés azotés inorganiques, l'ammonium et le nitrate, du sol et les mettent à la décision des arbres que la croissance des arbres est la plus rapide. L'azote inorganique est un composant de la plupart des engrais et favorise particulièrement la croissance des plantes.

La croissance des arbres forestiers était plus lente lorsque les sociétés fongiques associées étaient adaptées pour rendre l'azote disponible aux arbres à partir de sources organiques. Cet azote est contenu dans la biomasse morte, morte dans le sol, et pour le libérer, les champignons doivent d'abord former des enzymes spéciales qui digèrent et décomposent la biomasse. Cela co?te aux champignons plus d'énergie que s'ils pouvaient extraire l'azote inorganique directement du sol. Et comme les champignons qui décomposent l'azote organique tirent l'énergie nécessaire de leurs partenaires arboricoles, les arbres eux-mêmes peuvent investir moins d'énergie dans leur propre croissance.

Déterminer les champignons et leurs fonctions

Pour parvenir à ces nouvelles conclusions, les chercheurs ont déterminé les champignons racinaires dans des échantillons de sol de 137 placettes forestières européennes d'observation permanente. Ils ont ensuite attribué à chaque espèce de champignon son génome entièrement décodé afin de déterminer la fonction de chaque espèce dans l'ensemble du système forestier. Enfin, les chercheurs ont mis en relation les différentes fonctions des champignons avec les données à long terme sur la croissance des arbres et ont ainsi découvert le lien entre les champignons racinaires et la croissance des arbres. Parmi les espèces d'arbres étudiées, on trouve des feuillus comme le chêne et le hêtre, ainsi que des conifères comme le pin et l'épicéa.

Inoculer des champignons optimaux dans les plantations d'arbres

Les résultats auront un impact sur la recherche et la sylviculture : Les scientifiques peuvent désormais identifier les espèces de champignons et leurs caractéristiques qui font pousser les arbres plus rapidement (ou plus lentement). Ainsi, cette étude peut aider la sylviculture à inoculer certaines zones forestières avec des associations fongiques spécifiques afin de modifier la croissance des arbres de manière ciblée.

"Aujourd'hui déjà, les plantations d'arbres sont inoculées avec des champignons. Gr?ce à notre travail, nous pouvons aider à donner une bonne base scientifique à cette pratique et à l'améliorer", explique Anthony.

Il voit également des applications liées au changement climatique et aux conditions écologiques en rapide évolution. D'une part, une croissance plus rapide des arbres pourrait contribuer à court terme à capter davantage de carbone de l'air. D'autre part, les arbres qui poussent moins bien à certains endroits en raison du réchauffement climatique pourraient se voir chercher de nouveaux partenaires fongiques qui leur permettraient de survivre.

Avantage de la survie dans l'avenir climatique

"? l'avenir, les associations de champignons qui utilisent l'azote organique pourraient être bénéfiques pour plusieurs espèces d'arbres", explique le chercheur. En effet, l'augmentation des émissions de CO₂-Les concentrations et les températures favorisent la croissance des plantes. Et pour grandir plus vite, les arbres consomment de l'azote inorganique facilement disponible. De ce fait, son réservoir s'épuise plus rapidement et la croissance pourrait ralentir à long terme.

Il en va autrement des sociétés fongiques qui utilisent l'azote organique : cette forme est abondante dans le sol, mais plus difficile à utiliser. En exploitant cette source, les champignons concernés pourraient maintenir la croissance de leurs partenaires arboricoles à long terme.