Le CO2 est à l’origine d’un changement discret dans les savanes africaines

La hausse du dioxyde de carbone semble remodeler les savanes africaines

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Sheffield affirme que l’augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique fait plus que réchauffer la planète. Dans les savanes africaines où l’eau est limitée, la recherche suggère qu’elle aide aussi les graminées à pousser plus vigoureusement, modifiant des écosystèmes déjà au centre des débats sur la biodiversité, les incendies et la résilience climatique.

L’article, publié dans Nature, se concentre sur l’un des paysages les plus répandus de la Terre. Les savanes africaines couvrent environ la moitié de la surface terrestre du continent et soutiennent la faune, le bétail, les moyens de subsistance humains et d’importants stocks de carbone. Pendant des décennies, les scientifiques ont généralement considéré les graminées C4 dominantes dans ces régions comme relativement peu sensibles à une hausse du dioxyde de carbone, car leur système photosynthétique est déjà très efficace dans les environnements chauds et très lumineux.

Cette étude remet en question cette hypothèse. Selon les chercheurs, un niveau plus élevé de dioxyde de carbone peut aider les graminées sauvages des savanes à réduire leurs pertes d’eau par les feuilles. Dans des conditions sèches, cet effet d’économie d’eau leur permet de maintenir la photosynthèse et de continuer à produire de la biomasse aérienne même lorsque l’humidité est limitée.

Pourquoi cette découverte compte

L’importance du résultat tient à son contexte : il n’apparaît pas seulement dans une serre ou sur une parcelle de terrain à court terme, mais dans une longue série d’observations liée à un grand écosystème de savane du monde réel. L’équipe a combiné les résultats de 70 expériences sur le dioxyde de carbone avec un suivi sur 32 ans de la production d’herbe dans 533 sites du parc national Kruger, en Afrique du Sud.

La tendance était frappante. Selon l’étude, la production d’herbe dans le parc a augmenté de 28 % entre 1989 et 2021. Les chercheurs ont testé d’autres explications possibles de cette hausse, notamment les précipitations, la température, la pression de pâturage, les incendies, la pollution azotée et les changements dans la composition des espèces de graminées. L’article indique qu’aucun de ces facteurs n’explique entièrement l’augmentation. En revanche, la tendance correspondait le plus étroitement à la hausse du dioxyde de carbone atmosphérique sur la même période.

Cela ne signifie pas que le dioxyde de carbone est la seule force à l’œuvre dans les savanes, ni que toutes les prairies réagiront de manière identique. Mais cela signifie qu’une hypothèse écologique de longue date pourrait devoir être révisée. Si les graminées C4 des savanes sèches bénéficient davantage d’un dioxyde de carbone plus élevé qu’on ne le pensait, les projections sur la végétation future, le comportement du feu et le cycle du carbone devront peut-être être mises à jour.

Une histoire d’eau autant que de carbone

Le mécanisme décrit dans l’étude est important, car il reformule la question. Plutôt que de rendre les graminées intrinsèquement meilleures en photosynthèse dans toutes les situations, un niveau plus élevé de dioxyde de carbone semble les aider à économiser l’eau. Dans les environnements pauvres en eau, cela peut être décisif.

Dans des conditions sèches, les plantes sont confrontées à un arbitrage constant. Elles doivent ouvrir les pores de leurs feuilles pour capter le dioxyde de carbone, mais ce faisant elles laissent aussi s’échapper de l’eau. Si davantage de dioxyde de carbone est disponible dans l’atmosphère, les graminées peuvent maintenir leur absorption de carbone tout en perdant moins d’eau. L’effet pratique est une moindre pression de la sécheresse et une croissance plus soutenue pendant les périodes où l’eau limiterait autrement la production.

Cela aide à expliquer pourquoi les résultats sont particulièrement pertinents pour les savanes africaines. Ces systèmes sont définis non seulement par la température et l’ensoleillement, mais aussi par des précipitations très variables. Un changement qui permet aux graminées de rester productives plus longtemps ou de mieux se rétablir en période sèche pourrait avoir des répercussions sur l’ensemble du paysage.

Conséquences pour le feu, la faune et le cycle du carbone

Une plus grande croissance de l’herbe ne signifie pas seulement des paysages plus verts. Dans les savanes, l’herbe est un combustible. Si la biomasse s’accumule plus rapidement ou plus régulièrement, l’activité des incendies pourrait changer en fréquence, en intensité, en calendrier ou en extension spatiale. Cela compte pour la gestion de la conservation, les communautés rurales et les espèces adaptées à des régimes de feu particuliers.

Les effets sur la faune pourraient aussi être importants. Les savanes sont structurées par l’équilibre entre graminées, arbres, herbivores et feu. Une plus grande abondance d’herbe pourrait affecter les schémas de pâturage, la concurrence pour la nourriture et la qualité de l’habitat pour les animaux qui dépendent des prairies ouvertes ou de mosaïques de terrains brûlés et non brûlés.

La recherche pointe également des conséquences pour le cycle mondial du carbone. Les savanes sont souvent moins évoquées que les forêts tropicales dans les discussions sur le climat, mais leur immense étendue leur confère une importance disproportionnée. Si la hausse du dioxyde de carbone augmente la production d’herbe dans ces paysages, elle pourrait modifier la circulation du carbone entre l’atmosphère, les plantes, les sols et les émissions liées aux incendies.

En même temps, davantage de biomasse ne se traduit pas automatiquement par un stockage de carbone à long terme. Dans les systèmes sujets aux incendies, une partie de cette matière végétale supplémentaire peut être rapidement renvoyée dans l’atmosphère par combustion. Cette tension est l’une des raisons pour lesquelles l’étude devrait attirer l’attention au-delà de l’écologie végétale.

Ce que cela change pour la science du climat

La contribution plus large de l’étude est autant méthodologique qu’écologique. En reliant des preuves expérimentales à des décennies de mesures de terrain provenant de centaines de sites, les chercheurs renforcent l’idée qu’une tendance atmosphérique produit déjà des effets détectables à l’échelle du paysage.

La recherche climatique se heurte souvent à l’écart entre les expériences contrôlées et les écosystèmes complexes. Ce travail réduit cet écart. Il suggère que les effets fertilisants du dioxyde de carbone ne doivent pas être écartés dans les systèmes herbacés à faible disponibilité en eau simplement parce que les plantes utilisent la voie C4. L’interaction entre dioxyde de carbone et physiologie de la sécheresse pourrait être plus importante que ne le supposaient les modèles précédents.

Cela soulève des questions pratiques pour les gestionnaires fonciers et les décideurs. Si les futures savanes contiennent davantage de combustible végétal, la préparation aux incendies devra peut-être s’adapter. Si la dynamique de la végétation change, les plans de gestion de la faune devront peut-être aussi évoluer. Et si les modèles du système terrestre ont sous-estimé la réponse des graminées dans ces régions, les prévisions des rétroactions régionales et mondiales pourraient devoir être révisées.

En bref, l’étude présente une image du changement à la fois subtile et lourde de conséquences. La hausse du dioxyde de carbone ne réchauffe pas seulement l’atmosphère ; dans au moins certains des plus grands écosystèmes arides du monde, elle est peut-être déjà en train de reconfigurer la manière dont les plantes utilisent l’eau, la façon dont les paysages accumulent du combustible et le fonctionnement des savanes à grande échelle.

Cet article est basé sur un reportage de Phys.org. Lire l’article original.