Longtemps restés invisibles, les champignons tissent des réseaux globaux dont la longueur totale atteint des centaines de quadrillions de kilomètres. Une équipe internationale en a dressé la première carte mondiale, changeant radicalement notre regard sur les sols.
Les champignons mycorhiziens à arbuscules vivent en symbiose avec plus de 70 % des plantes terrestres. Depuis 475 millions d'années, ils fournissent de l'eau et des minéraux aux plantes, en échange de carbone produit par la photosynthèse. Jusqu'ici, personne n'avait tenté d'estimer leur densité à l'échelle planétaire.
Carte mondiale de la densité des hyphes de champignons mycorhiziens arbusculaires. Crédit: Truth & Beauty / Moritz Stefaner. Justin Stewart - SPUN
Des chiffres qui dépassent l'entendement
En rassemblant plus de 16 000 échantillons de sol et en utilisant l'apprentissage automatique, les chercheurs ont calculé que la longueur totale de ces filaments atteint 110 quadrillions de kilomètres. "110 quoi ?" nous demanderont certains: cela correspond à 110 000 milliards, mais pour mieux vous représenter cette distance, sachez qu'elle correspond à... près d'un milliard de trajets aller-retour entre la Terre et le Soleil ! L'étendue de la densité et de la répartition des réseaux fongiques et d'ailleurs représentée sous une visualisation interactive sur ce site.
La masse de ces champignons représente environ 300 mégatonnes de carbone, soit 4 à 6 fois le poids de tous les humains vivants. Dans une seule cuillère à café de terre, on peut trouver jusqu'à 10 mètres de ces filaments. Ces réseaux augmentent jusqu'à 100 fois la surface d'exploration des racines pour capter l'eau et les nutriments.
Architecture du mycélium fongique. L'architecture diffère selon les souches et les espèces. Réseaux imagés à l'institut de biophysique AMOLF à Amsterdam. Crédit: Corentin Bisot - VU Amsterdam, AMOLF. Justin Stewart - SPUN
Des alliés indispensables pour le climat et l'agriculture
Chaque année, ces réseaux souterrains enfouissent près d'un milliard de tonnes de dioxyde de carbone dans les sols. Ce mécanisme naturel joue un rôle important dans la régulation du climat mondial. Sans ces champignons, une partie du carbone atmosphérique resterait en suspension.
Les prairies sauvages concentrent 40 % de cette biomasse fongique. Pourtant, ce sont les écosystèmes les moins protégés. Leur conversion en terres agricoles est 4 fois plus rapide que celle des forêts. Dans les zones cultivées, la densité des réseaux chute de près de la moitié par rapport aux milieux naturels.
Champignons mycorhiziens au microscope à l'institut de biophysique AMOLF. Les structures circulaires sont des spores. La couleur est modifiée pour la lisibilité. Crédit: Tomás Munita
Des menaces identifiées, des solutions possibles
Le labour mécanique détruit physiquement les filaments. Les engrais et les fongicides perturbent la relation entre les plantes et les champignons. Ces pratiques réduisent la capacité des sols à stocker le carbone et à retenir les nutriments. Les chercheurs appellent à mieux protéger les prairies encore sauvages.
L'équipe propose de s'inspirer de méthodes agricoles moins invasives, comme le non-labour ou les cultures biologiques. Maintenir des réseaux fongiques denses permettrait de diminuer l'usage des engrais tout en améliorant la résilience des cultures face aux sécheresses. Une collaboration entre scientifiques et agriculteurs est jugée prioritaire.
Pour aller plus loin: Comment mesure-t-on des réseaux invisibles ?
Les chercheurs ont prélevé plus de 16 000 carottes de sol sur tous les continents. Chaque échantillon a été analysé pour y compter les filaments fongiques. Un robot d'imagerie a photographié plus de 300 000 hyphes (filaments) cultivés en laboratoire.
Ces mesures locales ont servi à entraîner un modèle d'apprentissage automatique. Le modèle intègre des données climatiques, la nature du sol et le type de végétation. Il peut ainsi prédire la densité fongique là où aucun prélèvement n'a eu lieu.
La carte obtenue a une résolution d'un kilomètre carré. Seules les calottes glaciaires et les zones sans données suffisantes en sont exclues.