L'augmentation des niveaux de CO2 fertilise la production d'herbe à C4.

Selon une nouvelle étude publiée dans Nature News, l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère favorise directement la croissance des herbes C4. L'étude révèle que l'augmentation des concentrations de CO2 entraîne une augmentation de la production de biomasse dans les herbes C4 sauvages, en particulier dans les environnements secs. Sur la base d'une méta-analyse de 70 expériences contrôlées d'addition de CO2 et de 32 années d'observations sur le terrain en Afrique australe, les scientifiques ont constaté que les herbes C4, plantes dominantes dans les savanes tropicales et subtropicales, réagissent de manière significative à des niveaux élevés de CO2. 37 tonnes de carbone par hectare par an.

Cette découverte remet en question les hypothèses précédentes selon lesquelles les graminées C4 sont relativement insensibles aux changements de CO2 atmosphérique. L'étude met en évidence les mécanismes physiologiques à l'origine de cette réponse. Dans des contextes expérimentaux, les graminées C4 présentent une conductivité stomale réduite sous des niveaux de CO2 plus élevés, ce qui limite la perte d'eau tout en permettant l'absorption de plus de carbone. Cette adaptation améliore leur efficacité d'utilisation de l'eau, conduisant à une plus grande accumulation de biomasse.

Les simulations utilisant le modèle communautaire de la terre suggèrent en outre que ces effets positifs pourraient persister ou même s'intensifier dans les scénarios climatiques futurs, en supposant des augmentations continues du CO2 atmosphérique.

La recherche sur les effets directs du CO2 sur la productivité des plantes a pris de l'ampleur grâce à des réseaux d'expériences d'enrichissement en CO2 en plein air (FACE). Ces études ont montré des réponses variées mais généralement positives, notamment une augmentation de la photosynthèse, une réduction de la perte d'eau et une biomasse plus élevée.

Cependant, de nombreuses de ces expériences se sont concentrées sur les prairies tempérées et les environnements contrôlés, laissant des lacunes dans la compréhension de la façon dont les herbes C4 dans les régions tropicales et subtropicales pourraient répondre. Alors que la surveillance à long terme dans les forêts tropicales a commencé à combler certaines de ces lacunes de connaissances, des efforts similaires dans les savanes ont été limités. Ce manque de données a entravé la modélisation précise de la façon dont l'évolution des niveaux de CO2 pourrait affecter les écosystèmes de savane et leurs interactions avec d'autres biomes.

Ce mécanisme réduit généralement la mesure dans laquelle les plantes C4 bénéficient de l'augmentation des niveaux de CO2 par rapport aux plantes C3. Cependant, dans les herbes C4 sauvages, l'efficacité de ce système semble être inférieure, permettant des effets de fertilisation de CO2 observables. En revanche, les cultures C4 cultivées, qui ont été sélectivement élevées pour un rendement élevé, présentent souvent des réponses diminuées car leur physiologie optimisée annule les avantages de la concentration de CO2. Cette distinction suggère que les herbes C4 sauvages peuvent conserver une plus grande sensibilité aux changements environnementaux, offrant des informations sur la façon dont les systèmes naturels pourraient s'adapter aux changements climatiques en cours.

Alors que les chercheurs affinent les modèles de réactions des écosystèmes au changement climatique, les preuves croissantes d'améliorations de la productivité des herbes C4 induites par le CO2 ajoutent une autre couche de complexité aux prédictions sur le cycle mondial du carbone.