Le Rôle Critique des Champignons Mycorhiziens
Cela fait des siècles que les scientifiques cartographient la surface de la Terre avec une précision extraordinaire. Pourtant, ce qui existe sous la surface du sol est resté largement méconnu. Les écosystèmes souterrains abritent 59 % de la biodiversité mondiale, y compris les réseaux mycorhiziens. Par contre, ce n'est qu'au cours de la dernière décennie que les outils nécessaires – notamment l'analyse de l'ADN environnemental et l'apprentissage automatique géospatial – ont atteint des capacités suffisantes pour pouvoir explorer ces réseaux cachés à l'échelle mondiale.
Les champignons mycorhiziens méritent une attention particulière car ils régulent des écosystèmes entiers, nous apportant des bénéfices directs, dont :
Séquestration du Carbone
Les champignons mycorhiziens constituent un point d'entrée clé pour le carbone dans la lithosphère, puisant chaque année environ 13 milliards de tonnes de CO₂ de leurs partenaires végétaux avant de tout stocker dans le sol —soit environ 36% des émissions mondiales de combustibles fossiles. Cela fait d’eux des partenaires essentiels dans les stratégies d'atténuation du changement climatique.
Agriculture Régénératrice
Les plantes peuvent obtenir jusqu'à 80% de leur phosphore des champignons mycorhiziens. Les champignons mycorhiziens aident à construire des sols productifs en augmentant la rétention d'eau et de nutriments, en prévenant l'érosion et en diminuant la quantité de nutriments lessivés du sol de plus de 50%.
Potentiel de Restauration
Les plans de restauration qui incluent les champignons mycorhiziens peuvent conduire à des résultats quantitativement meilleurs que ceux qui ne le font pas. La recherche montre que la restauration microbienne, lorsqu'elle est associée aux efforts traditionnels, peut augmenter la productivité des plantes de plus de 60%.
Des Données à l'Action
Parce que nous fournissons des estimations concrètes, spatialement explicites et quantitatives de la biodiversité mycorhizienne, nos analyses peuvent aider les décideurs de plusieurs façons clés :
Pour les Gestionnaires de l’Environnement
Protéger les écosystèmes souterrains de haute valeur qui ont été historiquement ignorés, notamment en concevant des corridors fongiques souterrains pour augmenter la résilience des écosystèmes
Pour les Praticiens de la Restauration
Exploiter les champignons pour restaurer les flux de carbone et de nutriments dans les écosystèmes souterrains dégradés, notamment en développant des références de base et en établissant une priorisation des zones pour la récupération
Pour les Décideurs Politiques
Incorporer les champignons dans les cadres de conservation mondiaux (par exemple, l’objectif 30x30 de la Convention sur le Diversité Biologique) et les initiatives liées au climat, y compris le droit environnemental, la conformité gouvernementale et les évaluations d'impact
Pour le Public
Explorer des cartes interactives des écosystèmes locaux et utiliser ces informations pour plaider en faveur de la protection de la biodiversité souterraine
Nos Méthodes et Nos Axes de Travail
Notre travail de cartographie s'appuie sur un vaste ensemble mondial de données d'ADN environnemental fongique (ADNe). Nous nous sommes concentrés sur deux principaux types de champignons mycorhiziens :
LES CHAMPIGNONS MYCORHIZIENS ARBUSCULAIRES (MA)
Ceux-ci forment des associations avec environ 80% des espèces végétales, dominant dans les forêts tropicales, les prairies et les terres cultivées.
LES CHAMPIGNONS ECTOMYCORHIZIENS (EcM)
Bien que seulement environ 2% des espèces végétales dépendent de ces associations, ces plantes hôtes représentent plus de 25% de la végétation mondiale et dominent les forêts des hautes latitudes.
Grâce à l'apprentissage automatique avancé, nous avons analysé les relations entre la biodiversité fongique et 22 variables environnementales clés, dont le climat, les propriétés du sol, la topographie, et l'utilisation des terres par l’homme. Cette approche nous a permis de créer des cartes mondiales haute résolution (1 km²) de la diversité fongique mycorhizienne.
Workflow de mappage
Nous avons ensuite créé des cartes d'incertitude détaillées. Les zones présentant une incertitude plus élevée correspondent généralement à des régions sous-représentées dans les données mondiales sur la biodiversité des sols, comme certaines parties du nord de l'Inde, le plateau tibétain et la forêt amazonienne pour les champignons MA. Ces cartes d'incertitude permettent de prioriser les futurs sites d'échantillonnage et d'indiquer aux utilisateurs quand faire preuve de prudence avec nos prévisions.
Ce Que Nous Avons Découvert
La diversité végétale n'est pas un indicateur direct de la diversité mycorhizienne
Les zones avec une forte diversité végétale ne contiennent pas nécessairement les communautés mycorhiziennes les plus riches. Par exemple, nous avons trouvé que la diversité végétale n'était pas un facteur majeur influençant les prédictions du modèle : des communautés mycorhiziennes extrêmement riches ont été trouvées dans les écosystèmes souterrains des forêts boréales Sibériennes et Canadiennes. Malgré une faible diversité végétale, ces écosystèmes souterrains peuvent abriter jusqu'à 100 espèces de champignons mycorhiziens dans une zone inférieure à la moitié d'un terrain de tennis. Cela signifie que la conservation basée uniquement sur la biodiversité de surface pourrait manquer d’importants écosystèmes souterrains.
Les points chauds de biodiversité des champignons mycorhiziens arbusculaires couvrent divers écosystèmes
Les champignons MA, qui sont associés aux graminées et à la plupart des plantes tropicales, présentent une plus grande diversité dans les régions tropicales comme les forêts d'Asie du Sud-Est, les forêts guinéennes d'Afrique de l'Ouest et le Cerrado brésilien. Ces zones peuvent contenir plus de 60 espèces de champignons AM par échantillon de sol. Ces champignons forment des partenariats avec la plupart des cultures, ce qui rend leur conservation directement pertinente pour la sécurité alimentaire mondiale.
Les points chauds de biodiversité des champignons mycorhiziens arbusculaires s'étendent sur des écosystèmes divers
Les zones avec des champignons rares ou endémiques (ceux trouvés uniquement dans des régions spécifiques) ne se chevauchent pas toujours avec les points chauds généraux de biodiversité mycorhizienne. Nous avons trouvé des points chauds de rareté des champignons MA dans les forêts tropicales et subtropicales du bassin Amazonien oriental. Pour les champignons ECM, nous avons identifié des points chauds d'endémisme significatifs dans les écosystèmes de toundra aux hautes latitudes, les forêts humides tropicales du plateau Yunnan-Guizhou en Chine, l'Asie du Sud-Est continentale, les forêts pluviales montagnardes à travers l'Indonésie, et les forêts des hautes terres Guyanaises au Venezuela.
Les facteurs climatiques influencent différents types de champignons de manière opposée
La température annuelle moyenne et l'évapotranspiration potentielle ont émergé comme des prédicteurs particulièrement significatifs dans nos modèles. Des valeurs plus élevées prédisaient une plus grande richesse en champignons mycorhiziens arbusculaires mais une richesse plus faible en champignons ectomycorhiziens. Ces données nous aideront à prédire la santé et le fonctionnement de différents types de champignons mycorhiziens alors qu'ils répondent au changement du climat.
La plupart des points chauds de biodiversité mycorhizienne ne sont pas protégés
Globalement, seulement 9,5% des points chauds de richesse mycorhizienne se trouvent dans des habitats protégés, incluant seulement 5,1% (~280 000 km²) des points chauds MA et 13,9% (~756 000 km²) des points chauds ECM. Maintenant, une action est nécessaire pour incorporer nos découvertes dans les lois et politiques de biodiversité nationales, régionales et internationales. Par exemple, la côte Ghanéenne est un point chaud mondial pour la biodiversité mycorhizienne arbusculaire, mais le littoral du pays s'érode à environ deux mètres par an. Les scientifiques craignent que cette biodiversité critique ne soit bientôt sous l'eau à moins que les côtes ne soient gérées différemment.
points d'accès non protégés
pourcentage de points d'accès mondiaux protégés
Les vertébrés comprennent les amphibiens, les oiseaux, les mammifères et les reptiles. Source de données sur la biodiversité des vertébrés : Liste rouge des espèces menacées de l'UICN. Source des données sur la biodiversité des arbres : Jingjing Liang et al., « La co-limitation vers les basses latitudes façonne les gradients mondiaux de diversité forestière » (Écologie et évolution de la nature 6, 2022).
Et Maintenant ?
Notre objectif est de faire en sorte que la biodiversité souterraine devienne aussi fondamentale pour la prise de décisions environnementales que l'imagerie satellite. Pour atteindre nos objectifs, nous avons planifié plusieurs jalons critiques sur notre plan d’action :
Phase 1: Zones de Découverte
Nous ciblons les écosystèmes les plus extrêmes et les moins étudiés de la Terre, incluant les déserts stressés par la sécheresse, les zones côtières affectées par le sel, les sites industriels impactés par la pollution, et les zones de récupération post-incendie où les champignons peuvent avoir évolué des mécanismes de résistance uniques qui pourraient faire progresser les stratégies de restauration et d'adaptation climatique.
Phase 2: Prévision d'Impact
À mesure que la résolution de la cartographie augmente, nous nous tournerons vers l'exploration de la façon dont les communautés mycorhiziennes répondent aux extrêmes climatiques changeants. Nous continuerons à modéliser comment le changement climatique, la pollution, la déforestation, l'agriculture intensive et d'autres activités humaines remodèlent la biodiversité souterraine au fil du temps.
Phase 3: Fonctions des Écosystèmes
Dans la phase la plus ambitieuse de notre plan d’action, nous passerons de la cartographie de la biodiversité à la compréhension des fonctions précises des espèces mycorhiziennes. Nos cartes de fonctions d'écosystème montreront comment les communautés mycorhiziennes contribuent à la séquestration du carbone, renforcent la résilience à la sécheresse, soutiennent la productivité des plantes et fournissent d'autres services écosystémiques critiques.
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