Initiative de réappropriation climatique

Catégorie : biodiversité

Les photosynthèses

‼️ 🌵 🌾 Il y a, derrière un discours marketé sur certaines plantes qui capteraient plus de CO2, un point qu’il faut éclaircir.

Il y a, derrière un discours marketé sur certaines plantes qui capteraient plus de CO2, un point qu’il faut éclaircir. 

La photosynthèse est une réaction chimique qui utilise la lumière et un “donneur d’électrons” pour transformer du CO2 en autre chose. Le donneur d’électrons peut être du fer, des nitrites, de l’hydroxyde de soufre ou d’arsenic. C’est généralement de l’eau. On la retrouve chez les algues, les plantes et certaines bactéries (les cyanobactéries). La photosynthèse à base d’eau, celle des plantes, est dite “photosynthèse oxygénique”. Elle décompose l’eau et le CO2 pour produire du sucre, de l’eau et de l’oxygène. 

6CO2 + 24H2O C6H12O8 + 12O2 + 12H20

Schéma issu de l’étude source de cet article

Pour la majorité des plantes (celles qu’on appelle C3), cette réaction est associée à une activité coûteuse en énergie et en eau qu’on appelle photorespiration. Cette stratégie ne permet qu’une production de biomasse moyenne, mais elle est très adaptée à des conditions climatiques variables. On considère généralement qu’il existe un optimum thermique de 25°C. Ce type de photosynthèse permet de capter 1 gramme de carbone pour 400 g d’eau.

Une autre stratégie (C4) permet d’éviter la photorespiration. Le processus de photosynthèse est effectué dans deux cellules distinctes. L’optimum thermique passe à 35° C et la plante utilise seulement 250 g d’eau pour fixer 1 g de carbone. C’est la stratégie des plantes tropicales comme le maïs, le sorgho, la canne à sucre et le mil.

Mais C3 et C4 ont une faiblesse : la plante doit pouvoir evapotranspirer en même temps qu’elle fait de la photosynthèse. S’il fait trop chaud, la plante peut donc soit fermer ses stomates pour préserver son eau et cesser toute activité métabolique, soit continuer la photosynthèse, quitte à tomber en stress hydrique.

Seules les plantes CAM, c’est à dire essentiellement les plantes grasses, les cactus, savent gérer cette situation. Comme les C4, ces plantes effectuent leur photosynthèse en deux temps. La nuit, elles effectuent les échanges gazeux, puis le matin, après s’être gorgées de rosée, elles ferment leur stomates et finissent de métaboliser le CO2 absorbé durant la nuit sans perdre une goutte d’eau. Leur optimum est de 35°C le jour et de 15°C la nuit, car l’échange gazeux ne peut se faire qu’avec une certaine chaleur. Mais c’est seulement 50 g d’eau qui leur faut pour capter 1 g de CO2.

Il n’y a pas donc des plantes qui captent plus de CO2, il y a des plantes qui à volume d’eau constant vont faire plus de biomasse et des plantes qui sont davantage capables que d’autres de fonctionner quand il fait chaud.

#co2 #plantes #photosynthèse

Les moutons de mer (ou moutons à fleur) volent les chloroplastes des algues qu’ils consomment pour faire eux mêmes de la photosynthèse. Image accessible ici.

Voir l’étude « Exploring natural variation of photosynthesis in a site-specific manner: evolution, progress, and prospects » pour la source bibliographique.

Le mur évolutif selon Marc-André Selosse

Image : diversité des céréales à paille (Inrae A.Didier E.Boulat)

Nous construisons un mur que nous ne saurons pas franchir. 

Marc-André SELOSSE a présenté son livre « Nature et préjugés, Convier l’humanité dans l’histoire naturelle » (Actes Sud). Il y disserte sur nos idées reçues concernant la nature et notamment l’évolution.

Ça été l’occasion d’évoquer l’utilisation des mécanismes de mutation et de sélection naturelle comme un outil ; sujet qu’il avait déjà abordé il y a 3 ans lors d’une conférence pour AgroParisTech [voir l’intervention]. Il montre comment la trithérapie (combinaison de plusieurs drogues) dresse un mur adaptatif pour le virus du VIH. Le virus est incapable de s’adapter à la diversité des réponses (à l’inverse de ce qui se passe avec les antibiothérapies).  

Ainsi, cette question, de la diversité que nous avons souvent traité sous l’angle de la résilience climatique et hydrique du territoire, devient aussi une question sanitaire. Dans les paysages divers et complexes, la portée des évènements sanitaires est fortement limitée. Bien sûr des catastrophes, comme la Pyrale du buis ou la Chalarose du frêne peuvent encore se produire, mais cette prophylaxie de la diversité est une stratégie gagnante. D’ailleurs elle fait l’objet de pratiques agricoles très répandues :

🌀 rotation des cultures

🌳 haies de séparation

🏁 agencement du parcellaire

🍹 utilisation de mélanges variétaux ou de population

💪 sélection de variétés résistantes aux maladies cryptogamiques (cépages resDUR de l’INRAE par exemple). 

Toutefois, malgré ces exemples, la stratégie du vide et de l’uniformité (ce qu’on appelle la biosécurité) reste prégnante en santé animale, humaine et végétale.

🐮 L’intervention des vétérinaires Coralie Amar et Lucile Brochot au PIM 2022 illustre ce concept et ses limites appliqué à l’élevage).

Or, comme le fait si justement remarquer Marc-André SELOSSE si nous ne sommes pas doués pour utiliser l’évolution à notre avantage, la grande diversité des nouvelles molécules (pfas, microplastiques, pesticides, métaux lourds …) que nous dispersons dans l’environnement est en train de construire un mur d’adaptation que nous ne saurons franchir. La baisse drastique de la fertilité, l’augmentation de 300 % des allergies alimentaires en 20 ans et l’explosion des problèmes de santé systémiques  comme le diabète, l’asthme ou l’autisme, sont sans doute autant les signes annonciateurs de ce qu’il faut bien appeler l’inadaptation de l’homme à son milieu.

Considérer l’évolution comme un mouvement auquel on participe et non comme un phénomène exogène, considérer notre place dans les écosystèmes parfois lointain desquels on extrait notre nourriture et nos matériaux, voila une des leçons de 📚 Nature et préjugés.

Landrace Gardening – pour une horticulture variée et robuste

Illustration les melons de Joseph Lofthouse.

En botanique, une espèce  compte souvent plusieurs variétés. Par exemple, pour  la tomate (Solanum lycopersicum) 🍅, il y a la tomate cerise 🍒(cerasiforme) et la tomate à gros fruits (esculentum). 

Mais souvent, dans une acception plus générale, le terme de variété est utilisé pour désigner une forme plus précise aux caractéristiques réputées uniques, (Cœur de Boeuf, Marmande, Green Zebra). C’est ce qu’on appelle un cultivar.

Un cultivar a été sélectionné et stabilisé afin de posséder des propriétés (goût, productivité, couleur, résistance aux maladies) constantes. Il est reproduit selon des modalités précises qui dépendent essentiellement de l’espèce.

A l’inverse des cultivars, il y a les variétés “population” qui sont obtenues par sélection massale. Autrement dit, au lieu de s’assurer de conditions strictes donnant un résultat reproductible, le fermier obtient sa semence à partir des parties de sa récolte qui lui semblent les plus prometteuses.

Le chimiste et maraîcher Joseph Lofthouse, raconte dans “Landrace Gardening: Food Security through Biodiversity and Promiscuous Pollination” comment il a utilisé la sélection massale pour obtenir des melons dans un contexte pédoclimatique totalement défavorable. Vous pouvez également retrouver ces expériences sur la chaîne youtube Landrace Gardening ou sur le site Going to seed, qui fédère un réseau d’échange de graines et des ressources pour se former.

Sa technique consiste à planter un grand nombre de variétés (pour les melons, plus de trente) et à favoriser l’hybridation de proximité. Puis à simplement utiliser les graines issues des plantes qui lui ont donné satisfaction. Et comme il fait l’inverse de ce qui est habituellement préconisé, il obtient l’inverse du résultat habituel : une production d’une grande variété de formes, goûts et couleurs.

Pour l’Autoroute de la Pluie, cette approche à base de diversité ouvre une porte de plus dans la palette des solutions fondés sur la nature. Pour peu qu’on sache admettre qu’on n’aura pas un melon de Cavaillon quand on est dans les montagnes de l’Utah.

Les zones humides littorales, un enjeu pour l’eau, la biodiversité et le climat

Au cours du dernier siècle, le niveau moyen de la mer 🌊 a déjà augmenté de 20 cm. En 2050, ce sera au moins 15 cm de plus (scénario intermédiaire du GIEC à +2°).

Par ailleurs, il n’aura échappé à personne que le régime hydrologique 🚿 habituel, en grande partie basé sur des stocks montagne (neige ❄️, glace 🧊), se dérégule et s’effondre. 

Dans ce contexte, plusieurs facteurs favorisent les précipitations : 

🌡️ L’élimination des points chauds 

🟩  La continuité végétale 

🟦 L’aménagement des cours d’eau

🏖️ L’aménagement des côtes

Les zones humides littorales (voir l’étude Revue géographique des pays méditerranéens n° 215 de 2015 : Dynamiques des zones humides littorales et enjeux de gestion en Méditerranée et un Guide de l’Observatoire du littoral) constituent donc un enjeux essentiel, car elles sont un tampon entre la terre et la mer. Elles agissent comme une protection 🚧 contre l’entrée de l’eau salée dans les terres mais également comme récupérateur du ruissellement des plaines côtières. Ce sont également des zones de production économiques importantes pour des activités traditionnelles (pisciculture 🐟 🦐, marais salant 🧂, pré salés 🐑, conchyliculture 🦪, production d’algues et de salicorne 🥗), auxquelles s’ajoutent désormais la production d’énergie ⚡ et d’eau douce 🍸. Enfin, ce sont également des espaces privilégiés pour la biodiversité, et en particulier les espèces migratrices qui y trouvent des aires de passage.

En Europe, les formes les plus courantes sont l’étang, le marais et le pré salé. En zone tropicale, on trouve également les mangroves (voir le Guide pratique de production et de plantation des espèces de mangrove au Bénin et se l’ouvrage Mangrove ; une forêt dans la mer, 2018) dans lesquelles poussent des palétuviers.

Les palétuviers (ce nom vernaculaire désigne près de 25 arbres différents) sont des plantes halophytes et hydrophiles. Cela veut dire qu’ils supportent le sel et l’immersion. A ce titre, ils n’ont pas d’équivalent en zone tempérée, où les quelques arbustes halophytes (comme le tamaris) sont plutôt des plantes frustres. Outre le fait qu’une forêt de palétuviers est un obstacle aux fureurs de l’océan, un hectare de ces arbres transpire jusqu’à 30m3 d’eau par jour, ce qui est plus qu’une forêt de feuillus.

Ainsi, la zone humide littorale devient un moyen de dessaler l’eau de mer pour l’injecter dans l’atmosphère à proximité des côtes. Certains ont même envisagé de  la récupérer sous forme liquide. A titre de comparaison, l’usine de dessalement d’El Prat del Llobregat près de Barcelone, qui fournit 60000 m3 d’eau par ans pour seulement 180 MWh, a couté, en 2007, 230 M d’euros.

Pour toutes ces raisons, nous estimons que la recherche sur les plantes halophytes et le réaménagement des littoraux devrait être une priorité.

L’image d’illustration est « Ilôt de palétuviers au Philippines après le passage du typhon RaI en 2021 » (wikimédia)

Sans oiseaux, les plantes vont-elles continuer à pousser ?

Il y a quelque temps, le biologiste Ernst Zürcher (Forêts aux éditions La Relève et la Peste, 2022) interrogeait le fait que certains arboriculteurs utilisent la diffusion de chants d’oiseaux pour stimuler la croissance des arbres. Cet engrais acoustique, comme il le nomme, provient de l’effet de certaines fréquences sur l’ouverture des stomates (l’organe qui permet les échanges gazeux). Ce phénomène, lié au calcium, est décrit dans une étude de l’université de San Diego parue dans science en 2000 (Alteration of Stimulus-Specific Guard Cell Calcium Oscillations and Stomatal Closing in Arabidopsis det3 Mutant) [1].

Il est aussi établi que la musique (classique) a un effet positif sur la germination des graines de laitues. Aujourd’hui, une étude australienne montre qu’on peut multiplier par cinq le rythme de croissance des champignons mycorhiziens en les soumettant en permanence à un son de 8khz et 80 db. Or la bibliographie abonde pour mettre en évidence le rôle fondamental des mycorhizes sur la croissance et la santé des plantes 

Que faut-il en conclure ?

Vous trouverez beaucoup de références à ces études, toujours présentées positivement, comme un émerveillement sur la grandeur du vivant, par des articles qui ont l’ambition de donner envie aux lecteurs d’aimer la nature, de la protéger, de la comprendre, voire d’appréhender son aspect vibratoire.

Mais plus prosaïquement, on pourrait se dire que la chute des populations d’oiseaux et les impacts de la pollutions sonores anthropiques qui les contraint à modifier leurs chants (hifting song frequencies in response to anthropogenic noise: a meta-analysis on birds and anurans), le bouleversement de l’espace sonore, a des conséquences sur le monde végétal qu’il est difficile d’estimer.  On a souvent entendu que, sans abeilles, l’humanité mourrait de faim. Se pourrait-il que sans oiseaux, elle meurt de chaud ?

Le projet de l’autoroute de la pluie et ses 40 arbres par hectare, c’est aussi des perchoirs, des endroits pour nicher, un pied dans la porte pour redonner sa chance au vivant.

L‘image provient de Wikipedia.

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