Les plantes aquatiques d'eau douce sont façonnées par le paysage environnant

Des chercheurs ont découvert que non seulement les plantes aquatiques d'eau douce sont affectées par le climat, mais qu'elles sont également façonnées par le paysage environnant. Dans un environnement où le CO2 est limité, les plantes aquatiques utilisent des stratégies pour extraire le carbone du bicarbonate. Les scientifiques ont identifié des modèles dans les écorégions du monde entier et ont découvert un lien direct entre la disponibilité du bicarbonate de captage et la capacité des plantes aquatiques à extraire le carbone de ce bicarbonate.

Dans les milieux aquatiques, les plantes se battent pour la lumière et le carbone pour maintenir l'activité photosynthétique. Ici, des Charophycées de la famille Characeae, probablement du genre Chara, probablement l'espèce Chara zeylanica.

Toutes les plantes ont besoin de dioxyde de carbone, ou CO₂ pour vivre. Ils l'extraient de l'air et l'utilisent pendant le processus de photosynthèse pour se nourrir. Le CO₂ étant souvent limité dans les eaux douces, de nombreuses espèces ont développé des ressources alternatives en carbone. De nombreuses plantes ont des formes de vie terrestres partielles, telles que les feuilles flottantes ou la croissance au-dessus de l'eau, et ont ainsi accès au CO2 atmosphérique. D'autres, comme ces Charales vertes (illustration), peuvent utiliser du bicarbonate HCO₃^- comme source de carbone.

Mais qu'arrive-t-il aux plantes aquatiques ? Comment obtiennent-elles du dioxyde de carbone ?

Certaines ont des formes terrestres partielles, telles que les feuilles flottantes ou la croissance au-dessus de l'eau, ce qui leur permet d'utiliser le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Mais pour les plantes qui vivent complètement immergées dans l'eau, le CO₂ est limité et beaucoup de ces plantes ont développé un mécanisme pour puiser dans d'autres sources de carbone. Dans ce cas, ils l'extraient du bicarbonate - un minéral naturel qui provient de l'altération des sols et des roches et le ruissellement atteint les plantes.

Dans un article publié en septembre 2020 dans Science, des chercheurs de la School of Life Sciences de l'Arizona ont découvert que non seulement les plantes aquatiques d'eau douce sont affectées par le climat, mais qu'elles sont également façonnées par le paysage environnant.

"Dans cette étude, nous sommes en mesure de montrer que oui, lorsque dans un environnement où le dioxyde de carbone est limité, les plantes utilisent des stratégies pour extraire le carbone du bicarbonate", a déclaré Lars Iversen, chercheur principal de l'étude et chercheur à la École des sciences de la vie. "Nous voyons cela dans les rivières et les lacs locaux, mais nous le voyons également à travers le monde. Nous avons identifié des modèles dans les écorégions et il existe un lien direct entre la disponibilité du bicarbonate de captage et la capacité des plantes aquatiques à extraire le carbone de ce bicarbonate".

L'activité de photosynthèse et la croissance des plantes aquatiques dans les lacs et les étangs sont limitées par des concentrations limitées de CO₂ dans ces habitats. Afin de maintenir la croissance via la photosynthèse, de nombreuses espèces vivant dans les eaux stagnantes ont développé des stratégies alternatives d'absorption de carbone en utilisant du bicarbonate.

L'étude, qui s'est concentrée spécifiquement sur les plantes aquatiques qui vivent complètement submergées, a également montré que lorsque les plantes ont un accès plus facile au dioxyde de carbone, elles l'utilisent comme source de carbone, même si le bicarbonate est disponible.

"L'un des principaux points de cette étude est que les plantes aquatiques sont différentes. Nous ne pouvons pas utiliser nos connaissances approfondies sur les plantes terrestres de la même manière que les plantes aquatiques", a déclaré Iversen, chercheur au laboratoire d'écologie du professeur adjoint Ben Blonder. "C'est vraiment important parce qu'à l'échelle mondiale, au moins un tiers de la population humaine est très étroitement liée aux systèmes d'eau douce. Ainsi, des choses comme les deltas, l'eau potable et les zones de pêche sont essentielles à la survie humaine. Si nous voulons comprendre comment ces systèmes vont persister et changer au cours des 100 prochaines années, alors nous avons vraiment besoin de savoir comment certains des principaux composants et structures des systèmes d'eau douce fonctionnent".

L'un des principaux produits de l'étude est une carte dérivée statistiquement des concentrations locales de bicarbonate dans les milieux aquatiques (bleu foncé = valeurs élevées de bicarbonate, jaune clair = faibles concentrations de bicarbonate). La capacité des plantes aquatiques à utiliser le bicarbonate comme source de carbone est positivement corrélée aux concentrations de bicarbonate. La carte montre des schémas intéressants avec de faibles concentrations dans les principales zones d'épandage (grands bassins versants et zones de fonte postglaciaire).

Les changements environnementaux causés par l'activité humaine, tels que la déforestation, la culture des terres et l'utilisation d'engrais, entraînent de fortes augmentations des concentrations de bicarbonate dans de nombreuses masses d'eau douce du monde entier. Iversen a déclaré que les informations de cette étude aideront les chercheurs à évaluer comment les fonctions de l'écosystème changent si les concentrations de bicarbonate augmentent.