Nous suivons le flux de carbone (points lumineux) à l'intérieur de réseaux vivants en utilisant des sondes fluorescentes pour comprendre comment les champignons calculent où distribuer les ressources. Ces informations peuvent nous aider à explorer le potentiel d'absorption du carbone des champignons mycorhiziens en cas d'augmentation des émissions de CO2.
Images : Rachael Cargill (AMOLF, VU) Postproduction : Justin Magness, Riccardo Rachello
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Articles explicatifs

Les réseaux fongiques souterrains ont été négligés alors qu'ils constituent l'un des plus grands puits de carbone terrestres.

Michael Van Nuland
Responsable de la science des données
24 mai 2024
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Nous savons depuis longtemps que le carbone passe des plantes aux champignons mycorhiziens. C'est l'une des pièces maîtresses de ce type de symbiose plante-fongus. Mais jusqu'à présent, nous ne disposions pas d'une bonne estimation globale de l'ampleur de ce flux de carbone. Avec cette étude, notre objectif était de synthétiser toutes les données existantes pour essayer de mieux comprendre cette composante négligée du cycle du carbone.

En un coup d'œil

De nombreuses et excellentes études sur les flux de carbone dans les champignons mycorhiziens ont été réalisées, mais jusqu'à cette étude, personne n'avait harmonisé les données.

Nous avons découvert que 13 milliards de tonnes de carbone passent chaque année par les réseaux fongiques.

Notre objectif était de synthétiser toutes les données existantes pour essayer de mieux comprendre le cycle du carbone.

lien de l'article
https://www.cell.com/current-biology/pdf/S0960-9822(23)00167-7.pdf

En juin 2023, SPUN et les membres de notre programme Science Associates ont publié un article intitulé "Mycorrhizal mycelium as a global carbon pool" (Le mycélium mycorhizien en tant que réservoir de carbone mondial). Les travaux ont été menés par Heidi-Jayne Hawkins, et l'article est en libre accès, de sorte que tout le monde peut le lire à partir de ce lien. Cet article a été couvert par des médias importants tels que Bloomberg, le Los Angeles Times et The Atlantic, entre autres. Ces travaux sont très importants pour notre domaine, car c'est la première fois que nous sommes en mesure de quantifier et d'évaluer la quantité totale de carbone échangée entre les plantes et les champignons mycorhiziens sur Terre.

Le mycélium mycorhizien, un réservoir de carbone mondial

Nous savons depuis longtemps que le carbone passe des plantes aux champignons mycorhiziens. C'est l'une des pièces maîtresses de ce type de symbiose plante-fongus. Mais jusqu'à présent, nous ne disposions pas d'une bonne estimation globale de l'ampleur de ce flux de carbone. Il y a eu quelques calculs à l'emporte-pièce et des études à petite échelle, mais les chiffres variaient beaucoup. Avec cette étude, notre objectif était de synthétiser toutes les données existantes pour essayer de mieux comprendre cette composante négligée du cycle du carbone.

Avant d'entrer dans les chiffres, je voudrais expliquer comment nous savons que les champignons mycorhiziens retiennent le carbone. Les plantes font de la photosynthèse en utilisant la lumière du soleil et le dioxyde de carbone de l'atmosphère et les convertissent en énergie. Au cours de ce processus, les plantes fixent le carbone, le transformant de sa forme gazeuse en composés organiques de carbone. Les plantes utilisent ensuite ce carbone pour construire leurs structures. Les fleurs, les feuilles, les tiges sont toutes fabriquées à partir de composés organiques de carbone.

Les plantes allouent du carbone aux partenaires fongiques

Mais les plantes n'utilisent pas tout le carbone qu'elles fixent. Il leur reste un excédent, qu'elles envoient sous terre par l'intermédiaire de leurs racines. Les champignons mycorhiziens sont là pour le recevoir. Entre les racines des plantes et les champignons mycorhiziens auxquels elles sont associées, il existe un schéma complexe d'échange, de vente et de partage. Les plantes donnent leur carbone aux champignons, et les champignons leur transmettent des nutriments essentiels à la croissance des plantes. Comme les champignons ne peuvent pas faire de photosynthèse, c'est grâce à cette relation qu'ils obtiennent pratiquement tout le carbone dont ils ont besoin pour croître et augmenter leur biomasse.

Harmonisation des données : les flux mondiaux de carbone

Dans cet article, nous avons estimé la quantité de carbone que les plantes allouent à leurs partenaires fongiques chaque année, en rassemblant toutes les données publiées que nous avons pu trouver. Nous avons principalement examiné trois types de champignons mycorhiziens différents - à arbuscules, ectomycorhiziens et éricoïdes - et nous avons pu constater que ces trois groupes de champignons reçoivent collectivement 13,12 milliards de tonnes de dioxyde de carbone chaque année.

Pour mettre ce chiffre en perspective : 13,12 milliards de tonnes de CO2 représentent environ 36 % des émissions mondiales de combustibles fossiles l'année dernière. La Chine est de loin le plus gros émetteur de gaz à effet de serre - ses émissions annuelles en 2021 étaient de 12,47 milliards de tonnes. Les États-Unis ont émis 4,75 milliards de tonnes de dioxyde de carbone en 2021 - les champignons mycorhiziens absorbent près de trois fois cette quantité chaque année. Il s'agit d'une énorme quantité de carbone(source).

Solutions pour le captage souterrain du carbone

Cela a vraiment changé ma façon d'envisager les solutions au problème du carbone. Les solutions climatiques de surface ne nous mèneront qu'à un certain point. Par exemple, l'électrification des transports, la décarbonisation des réseaux énergétiques, la réduction des émissions, l'amélioration des pratiques agricoles, l'augmentation des stocks forestiers, la protection des systèmes naturels existants, etc. sont autant d'objectifs importants et nécessaires. Mais même s'ils sont atteints, il y aura toujours un trou dans le budget carbone qui devra être comblé. En d'autres termes, nous devons également innover pour trouver de nouvelles solutions de réduction des émissions de carbone.

La grande découverte de cet article est qu'il existe un système vivant sous terre, qui a évolué pour pomper le carbone des plantes dans le sol, et qui fonctionne déjà à une échelle qui a un impact réel sur notre histoire collective en matière de climat. Il est vraiment passionnant d'imaginer comment nous pouvons, d'une manière ou d'une autre, travailler avec ces organismes, établir des partenariats avec eux ou innover pour contribuer à atteindre les objectifs du "zéro net".

Nous savons depuis longtemps que les sols stockent d'immenses quantités de carbone, plus que les plantes et l'atmosphère réunies. Mais nous réalisons aujourd'hui que la position des champignons, à cheval sur les mondes aériens et souterrains, pourrait nous permettre d'exploiter les connexions entre les flux de carbone aériens et souterrains.

La vie microbienne souterraine a été largement ignorée dans les calculs de carbone par le passé. Lorsque les gens calculent la quantité de carbone présente dans un écosystème, ils se concentrent presque exclusivement sur la comptabilisation du carbone en surface et sur les stocks de biomasse végétale. Or, nous savons que la plupart des plantes de la planète sont associées à des champignons mycorhiziens et envoient du carbone à leurs partenaires fongiques dans le sol. Nous pensons donc qu'en nous concentrant sur ces champignons mycorhiziens, parce qu'ils constituent le principal point d'entrée du carbone dans le sol, nous pourrons travailler avec les systèmes naturels. 

Champignons mycorhiziens souterrains dans les plans de gestion du carbone

Ce travail, en lui-même, n'apporte pas encore de solution. Mais ils nous montrent l'échelle brute et le potentiel des champignons mycorhiziens pour attirer le carbone dans le sol. Il est important de comprendre que nous parlons de systèmes dynamiques, avec des flux de carbone entrants et sortants. Tout ce carbone n'est pas bloqué sous terre pour toujours. Par exemple, une partie du carbone alloué aux champignons mycorhiziens retourne dans le sol par la respiration, rejoignant ainsi le bassin de dioxyde de carbone atmosphérique. Nous ne savons pas encore dans quelle mesure, mais cet aspect (entre autres) sera déterminant pour la prise en compte des champignons mycorhiziens dans tout plan de gestion du carbone.

Ce que nous pouvons apprendre des écosystèmes souterrains

Je suis stupéfait de voir à quel point nous en savons encore peu sur les échanges de carbone entre les plantes et les champignons. Il est incroyable que même dans le cas du cycle du carbone de la Terre, que nous avons passé des décennies à étudier et à quantifier, il y ait encore de la place pour des découvertes majeures. Cette étude a contribué à rendre visible quelque chose d'invisible, et ce n'est qu'un début - il y a encore tant de choses que nous ne savons pas sur les écosystèmes souterrains.

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