Une nouvelle étude révèle que les plantes font plus de photosynthèse en réponse à plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, mais loin d’être assez pour éliminer toutes les émissions.
Les plantes nous font gagner du temps pour ralentir le changement climatique, mais pas assez pour l’arrêter
De nouvelles recherches du Berkeley Lab et de l’UC Berkeley montrent que les plantes font plus de photosynthèse en réponse à plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Parce que les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l’atmosphère et le convertissent en nourriture, les forêts et autres écosystèmes similaires sont considérés comme certains des puits de carbone les plus importants de la planète. En fait, les États-Unis et de nombreux autres pays qui ont participé à la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques le mois dernier ont fait des solutions basées sur la nature un élément essentiel de leur cadre d’atténuation du dioxyde de carbone dans le cadre de l’Accord de Paris.
Alors que les activités humaines provoquent l’émission de plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, les scientifiques se sont demandé si les plantes réagissaient en faisant plus de photosynthèse et en aspirant encore plus de dioxyde de carbone qu’elles ne le font déjà – et si c’est le cas, est-ce un peu ou beaucoup plus. Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs dirigée par Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) et UC Berkeley a utilisé une nouvelle méthodologie combinant la télédétection, l’apprentissage automatique et des modèles de biosphère terrestre pour découvrir que les plantes effectuent effectivement plus de photosynthèse, à hauteur de 12%. une photosynthèse mondiale plus élevée de 1982 à 2020. Au cours de la même période, les concentrations mondiales de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ont augmenté d’environ 17 %, passant de 360 parties par million (ppm) à 420 ppm.
L’augmentation de 12 % de la photosynthèse se traduit par 14 pétagrammes de carbone supplémentaires retirés de l’atmosphère par les plantes chaque année, soit à peu près l’équivalent du carbone émis dans le monde par la combustion de combustibles fossiles. en 2020 seul. Tout le carbone extrait de l’atmosphère par la photosynthèse n’est pas stocké dans les écosystèmes, car une grande partie est ensuite relâchée dans l’atmosphère par la respiration, mais l’étude rapporte un lien direct entre l’augmentation de la photosynthèse et l’augmentation du stockage mondial du carbone. L’étude a été publiée dans La nature.
“Il s’agit d’une très forte augmentation de la photosynthèse, mais elle est loin d’éliminer la quantité de dioxyde de carbone que nous rejetons dans l’atmosphère”, a déclaré Trevor Keenan, scientifique au Berkeley Lab, auteur principal de l’étude. “Cela n’arrête en aucun cas le changement climatique, mais cela nous aide à le ralentir.”
Mesurer la photosynthèse
Étant donné que le dioxyde de carbone reste dans l’atmosphère des décennies de plus que les autres gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique, les efforts pour le réduire sont essentiels pour atténuer le changement climatique. Les plantes, grâce à la photosynthèse, et les sols séquestrent environ un tiers des émissions de dioxyde de carbone rejetées dans l’atmosphère chaque décennie par la combustion de combustibles fossiles.
Au cours de la photosynthèse, les plantes ouvrent de minuscules pores à la surface de leurs feuilles pour aspirer le dioxyde de carbone de l’air et produire leur propre nourriture. Pour mesurer cette activité photosynthétique, les scientifiques peuvent mettre une feuille dans une chambre fermée et quantifier les niveaux de dioxyde de carbone en baisse dans l’air à l’intérieur. Mais il est beaucoup plus difficile de mesurer la quantité de dioxyde de carbone qu’une forêt entière absorbe.
Grâce à des initiatives telles que AmeriFlux, un réseau de sites de mesure coordonné par le projet de gestion AmeriFlux du ministère de l’Énergie à Berkeley Lab, des scientifiques du monde entier ont construit plus de 500 tours micrométéorologiques dans les forêts et autres écosystèmes pour mesurer l’échange de gaz à effet de serre entre l’atmosphère et la végétation et le sol . Bien que ces tours de flux puissent aider à estimer les taux de photosynthèse, elles sont chères et donc limitées dans leur couverture géographique, et peu ont été déployées à long terme.
Cela explique pourquoi les scientifiques s’appuient sur des images satellites pour cartographier la superficie de la Terre verte et donc recouverte de plantes, ce qui leur permet de déduire l’activité photosynthétique mondiale. Mais avec l’augmentation des émissions de dioxyde de carbone, ces estimations basées uniquement sur l’écologie deviennent problématiques.
Mettre l’histoire dans l’image
Les images satellites peuvent capturer le vert supplémentaire pour tenir compte des feuilles supplémentaires des plantes éteintes en raison d’une croissance accélérée. Mais ils ne tiennent souvent pas compte de l’efficacité accrue de chaque feuille pour la photosynthèse. De plus, cette efficacité n’augmente pas au même rythme que le dioxyde de carbone s’accumule dans l’atmosphère.
Les efforts précédents pour estimer comment les taux de photosynthèse réagissent à l’augmentation des concentrations de dioxyde de carbone ont trouvé des résultats très variables, allant de peu ou pas d’effets sur le bas de gamme, à des effets très importants sur le haut de gamme.
“Cette ampleur est vraiment importante à comprendre”, a déclaré Keenan, qui est également professeur adjoint au département des sciences, des politiques et de la gestion de l’environnement de l’UC Berkeley. « Si l’augmentation [in photosynthesis] est petit, alors nous n’aurons peut-être pas le puits de carbone auquel nous nous attendons.
Keenan et son équipe de chercheurs ont donc adopté une nouvelle approche : ils ont examiné près de trois décennies d’estimations des puits de carbone réalisées par le Global Carbon Project. Ils les ont comparés aux prédictions des images satellites de la Terre prises entre 1982 et 2012 et aux modèles utilisant les échanges de carbone entre l’atmosphère et la terre pour faire des estimations des puits de carbone.
“Notre estimation d’une augmentation de 12% se situe juste au milieu des autres estimations”, a-t-il déclaré. « Et dans le processus de génération de notre estimation, cela nous a permis de réexaminer les autres estimations et de comprendre pourquoi elles étaient trop grandes ou trop petites. Cela nous a donné confiance dans nos résultats.
Bien que cette étude souligne l’importance de protéger les écosystèmes qui contribuent actuellement à ralentir le rythme du changement climatique, Keenan note qu’il n’est pas clair combien de temps les forêts continueront à fournir ce service.
“Nous ne savons pas ce que l’avenir nous réserve quant à la manière dont les plantes continueront de réagir à l’augmentation du dioxyde de carbone”, a-t-il déclaré. «Nous nous attendons à ce qu’il sature à un moment donné, mais nous ne savons pas quand ni dans quelle mesure. À ce stade, les puits terrestres auront une capacité beaucoup plus faible pour compenser nos émissions. Et les puits de terre sont actuellement la seule solution basée sur la nature que nous ayons dans notre boîte à outils pour lutter contre le changement climatique. »
Référence : « Une contrainte sur la croissance historique de la photosynthèse mondiale en raison de l’augmentation du CO2» par TF Keenan, X. Luo, MG De Kauwe, BE Medlyn, IC Prentice, BD Stocker, NG Smith, C. Terrer, H. Wang, Y. Zhang et S. Zhou, 8 décembre 2021, La nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-04096-9
L’étude a été soutenue en partie par Nasa et le Bureau des sciences du DOE. Parmi les co-auteurs figuraient les boursiers postdoctoraux du Berkeley Lab Nicholas Smith, Yao Zhang, Xiangzhong Luo et Sha Zhou, tous maintenant dans d’autres institutions.
