La migration des sapins en forêt boréale facilitée par les champignons ectomycorhiziens ?

Publié par Adrien le 17/01/2020 à 08:00
Source: CNRS INEE
La forêt boréale est soumise à des modifications climatiques qui altèrent profondément son fonctionnement et favorisent l'introduction d'espèces auparavant distribuées plus au sud, telle que le sapin. Dans le cadre d'une cotutelle de thèse (Université Toulouse III Paul Sabatier - Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) du Québec en Abitibi - Témiscamingue), des chercheurs du laboratoire Évolution et Diversité Biologique (EDB - CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université Toulouse III (L’université Toulouse-III, (nom d’usage : université Paul Sabatier) est une université française, située à Toulouse. Elle fait partie du PRES...) Paul Sabatier / IRD)et leurs collègues québécois se sont intéressés à la migration du sapin (Les sapins sont des arbres conifères du genre Abies originaires des régions tempérées de l'hémisphère nord. Ils font partie de la famille des Pinaceae. Ils sont...) baumier, qui s'installe préférentiellement sous des peupliers, et non sous les épinettes dominant la forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement de faible...) boréale. En combinant le séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les...) des champignons du sol à un suivi de la croissance des sapins, ils ont démontré que les associations mycorhiziennes et le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets »,...) écologique qui en résulte pouvaient expliquer cette migration hétérogène en forêt boréale. Ces travaux ont été publiés dans la revue Frontiers in Plant Science.


Suivi de la croissance en conditions naturelles d'un jeune plant de sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.)
© Jeanne Augier

Des modifications de la régénération des arbres sont déjà observées dans différents écosystèmes et latitudes, plus particulièrement en forêt boréale, possiblement en relation avec les changements climatiques actuels. Les forêts boréales sont aussi menacées par l'intensification des perturbations anthropiques, notamment pour la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) des mines et gisements, ce qui renforce les enjeux de conservation sur ces écosystèmes et leur diversité. A l'écotone entre la sapinière à bouleau (Les bouleaux font partie de la famille des bétulacées. La plupart des espèces sont des arbres ; quelques-unes, comme Betula nana, sont des...) blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue...) et la pessière à mousse (au niveau du 49°N parallèle), dans les plaines argileuses de l'Abitibi-Témiscamingue et du Nord-du-Québec, les forêts sont dominées par l'épinette noire, mais laissent apparaître quelques populations isolées de peupliers faux-tremble (Populus tremuloides Michaux). Ces deux types de peuplements poussent dans les mêmes conditions édaphiques (sol minéral) et climatiques.

D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se propagent pas à la...), le sapin a la possibilité de s'installer dans les deux peuplements. Cependant, sa croissance est meilleure sous les peupliers faux-trembles que sous les épinettes noires, pour des conditions abiotiques similaires (Arbour et Bergeron, 2011), en lien possible avec l'hétérogénéité des communautés de champignons du sol (Nagati et al., 2018). Cette situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un...) est donc idéale pour déterminer le rôle des interactions biotiques dans l'établissement et la croissance d'une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un...). Les chercheurs ont donc supposé que des associations mycorhiziennes, par le biais des champignons, pourraient expliquer cette migration "facilitée" sous les peupliers.


Vue d'ensemble du peuplement à épinettes noires (Picea mariana (Mill) B.S.P.) dans la zone bioclimatique (Un habitat bioclimatique est un bâtiment dans lequel le chauffage et la climatisation sont réalisés en tirant le meilleur parti du rayonnement solaire et de la circulation naturelle de l'air. La...) de la pessière à mousse en forêt boréale.
© Jeanne Augier

Pendant deux années, soixante jeunes plants de sapins ont été suivis sur le terrain afin de relier la croissance et le taux de nutriments dans les aiguilles (deux estimateurs de la vigueur) au taux de mycorhization et à la diversité fongique. Les scientifiques ont également prospecté afin de voir si les différences dans l'abondance des plantes éricacées en sous-bois et dans les communautés fongiques pouvaient expliquer les différences observées dans la croissance et la nutrition (La nutrition (du latin nutrire : nourrir) désigne les processus par lesquels un être vivant transforme des aliments pour assurer son fonctionnement. La nutrition est également une...) du sapin baumier.

Les résultats montrent que la concentration en nutriments dans les aiguilles et l'indice de ramification (nombre d'apex racinaires mycorhizés par cm de racine) étaient plus importants dans les peuplements de peupliers et qu'ils étaient positivement corrélés à la croissance latérale et apicale du sapin baumier. Dans les peuplements d'épinette noire, la présence des plantes éricacées à proximité du sapin baumier était corrélée à une modification des communautés ectomycorhiziennes associées aux racines du sapin ce qui a eu un effet négatif sur la concentration foliaire en azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de l'atmosphère...).

Les résultats de cette étude nous indiquent donc que les différences observées d'abondance et de croissance du sapin sous le peuplier (Les peupliers sont des arbres du genre Populus de la famille des Salicacées.) et l'épinette sont la résultante d'interactions complexes, où les communautés mycorhiziennes et les communautés végétales dominantes jouent un rôle. Ces travaux invitent ainsi à prendre en compte le sol et ses micro-organismes afin de comprendre la diversité des réponses au changement climatique, notamment à l'écotone entre forêts tempérée et boréale, "hot spot" de la diversité des champignons ectomycorhiziens.


Vue d'ensemble du peuplement à épinettes noires (Picea mariana (Mill) B.S.P.) dans la zone bioclimatique de la pessière à mousse en forêt boréale.
© Jeanne Augier

Référence:
Facilitation of balsam fir by trembling aspen (Aspen est une station de ski du Colorado, dans les montagnes Rocheuses à l'ouest des États-Unis. Le nom vient de l'abondance des trembles (en anglais : aspen trees) dans...) in the boreal forest: do ectomycorrhizal communities matter?, Mélissande Nagati, Mélanie Roy, Annie Desrochers, Sophie Manzi, Yves Bergeron & Monique Gardes, [i]Frontiers in Plant Science[i], 2019.
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