La réponse des racines des arbres tropicaux au CO2 élevé: une étude réalisée en laboratoire et sur le terrain

La capacité des écosystèmes tropicaux à croître en réponse à l’augmentation de la concentration de CO2 est un élément méconnu qui influence les changements climatiques à l’échelle mondiale. Une représentation réaliste de ce processus est également essentielle à l’exactitude des simulations de modèles informatiques qui génèrent des projections climatiques. Les réponses potentielles dépendent probablement de l’accès aux éléments nutritifs du sol limitant la croissance et de la mesure dans laquelle les arbres tropicaux peuvent réaffecter les ressources pour optimiser leur absorption d’éléments nutritifs du sol au moyen de diverses stratégies souterraines allant des symbioses de microorganismes à la production d’enzymes spéciaux. À l’heure actuelle, notre compréhension de la réponse des forêts à l’augmentation de la concentration de CO2 est basée presque entièrement sur des données provenant de régions où le climat est tempéré, plutôt que de régions tropicales. Alors que ces régions sont caractérisées par des tendances très différentes en matière de limitation des éléments nutritifs (principalement en raison de la limitation de phosphore dans la zone tropicale) et de caractéristiques végétales spécifiques requises pour s’adapter au climat. Dans le cadre de cette étude, nous adopterons une approche inter-échelle pour 1) évaluer la capacité des arbres tropicaux à surmonter les limites relatives au phosphore pour croître davantage en présence d’une concentration élevée de CO2 dans des conditions atmosphériques contrôlées, et 2) nous utiliserons un phénomène volcanique naturel unique pour obtenir les premières données in situ relatives aux réponses de la forêt tropicale à une concentration élevée de CO2. Cette approche en deux temps permet à la fois d’observer de près le mécanisme de réponse, ainsi que les interactions complexes entre différents organismes.
Pour le deuxième objectif, nous miserons sur le CO2 qui se dégage des failles sur les pentes de volcans couverts de forêts au centre du Costa Rica, où d’autres caractéristiques typiques des terrains volcaniques comme les températures élevées et la présence de soufre sont absentes. Au sein d’une grande équipe collaboratrice (ELEVATE; Enhanced Levels of Emissions in Volcanically Active Terrestrial Ecosystems), nous utiliserons nos cartes existantes faisant état de la concentration de CO2 et les relevés de drones de surveillance pour repérer de multiples sites, pour ensuite comparer des paires d’arbres de même espèce qui poussent en présence d’une concentration normale ou élevée de CO2. Pour ces arbres, mon laboratoire évaluera toute régulation à la hausse d’une série de caractéristiques des racines liées à l’absorption de phosphore, ainsi que les indicateurs potentiels de l’efficacité accrue de l’utilisation d’éléments nutritifs, comme les changements dans la quantité d’éléments dans les tissus. Ces données seront comparées aux mesures de croissance et de productivité des forêts et aux caractéristiques des sols pour évaluer la relation entre les stratégies végétales et le stockage de carbone des écosystèmes. Enfin, nous tirerons parti des collaborations existantes avec plusieurs grands groupes de modélisation des systèmes terrestres pour comparer et intégrer nos conclusions des simulations effectuées à l’aide de modèles.