Les autoroutes fongiques sont vastes, mais cachées sous terre – nouvelle étude

Sous nos pieds se trouvent certains des plus grands organismes vivants de la planète. Les champignons sont pour la plupart invisibles et largement négligés, mais ils contribuent à maintenir les écosystèmes et les systèmes alimentaires dont nous dépendons quotidiennement.

Dans une nouvelle étude mondiale, mes collègues et moi-même avons cartographié les vastes réseaux souterrains de champignons mycorhiziens arbusculaires de la Terre. Ces champignons sont invisibles à l'œil nu et forment des partenariats avec les racines de la plupart des plantes terrestres. Leurs hyphes – des filaments fongiques ressemblant à des fils – explorent le sol que les racines ne peuvent pas atteindre. Cela aide les plantes à acquérir de l'eau et des nutriments en échange du carbone fixé par les plantes par la photosynthèse.

Ces relations mycorhiziennes sont anciennes, remontant à plus de 450 millions d’années, et ont probablement contribué à aider les plantes à coloniser les terres.

Cette nouvelle recherche fournit la première estimation mondiale de l’ampleur de ces réseaux fongiques souterrains. Nous avons découvert que les couches arables de la planète contiennent environ 110 quadrillions de kilomètres de filaments fongiques vivants. Cela représente près d'un milliard de fois la distance entre la Terre et le Soleil.

Les champignons mycorhiziens sont également des acteurs majeurs du cycle du carbone terrestre. Chaque année, les champignons mycorhiziens arbusculaires canalisent environ 3,12 milliards de tonnes d'équivalent CO₂ provenant de la photosynthèse végétale dans le sol et contiennent collectivement environ 300 mégatonnes de carbone. Pourtant, malgré leur énorme contribution au fonctionnement des écosystèmes, ils restent largement négligés dans les évaluations mondiales de la biodiversité, du stockage du carbone et de la santé des écosystèmes.

Cartographier le système circulatoire caché de la Terre

Cet effort international était extrêmement ambitieux. Nous avons collecté des données sur des centaines de sites à travers les continents, combinant des observations sur le terrain, des ensembles de données écologiques et des approches de modélisation pour créer la première estimation mondiale de l'endroit où les réseaux fongiques mycorhiziens arbusculaires se produisent et de leur abondance possible.

Les résultats soulignent à quel point les prairies comptent parmi les points chauds les plus importants pour la vie fongique souterraine. Les prairies, les steppes, les savanes et les zones humides contiennent collectivement environ 40 % des champignons mycorhiziens arbusculaires de la planète. Certaines des concentrations les plus denses ont été trouvées dans des endroits tels que les zones humides de Sudd au Soudan du Sud, les Everglades de Floride et le plateau tibétain. https://www.youtube.com/embed/L_x0L8ZxWd4?wmode=transparent&start=0 Des scientifiques expliquent comment ils ont cartographié les réseaux souterrains de filaments fongiques.

Cela remet en question la tendance à se concentrer presque exclusivement sur les arbres et les forêts lorsqu’on discute du stockage du carbone et de la conservation et de la restauration des écosystèmes. Les prairies, aidées par leurs vastes partenariats fongiques, stockent une grande partie de leur carbone sous terre, ce qui les rend moins vulnérables aux perturbations telles que les incendies de forêt, la sécheresse et les tempêtes.

Pourquoi les réseaux fongiques sont importants pour l'agriculture

Les implications de ces découvertes s’étendent bien au-delà des écosystèmes naturels. Les champignons mycorhiziens arbusculaires agissent comme des extensions souterraines du système racinaire des plantes. Cela en fait des alliés potentiellement essentiels pour la future agriculture durable.

Cependant, notre étude a révélé que les terres cultivées de manière intensive contiennent près de la moitié de la densité fongique trouvée dans les écosystèmes naturels comparables. Des pratiques telles que le travail intensif du sol, l’utilisation excessive d’engrais et l’application de fongicides peuvent perturber ou supprimer ces réseaux fongiques.

Si l’on ajoute à cela des travaux antérieurs montrant que les mêmes pratiques réduisent également la diversité fongique mycorhizienne, un tableau troublant se dessine : l’intensification agricole moderne simplifie et diminue les communautés fongiques qui contribuent à maintenir la fertilité des sols, la productivité des cultures et la résilience des écosystèmes.

Lorsque les communautés fongiques diminuent, les sols deviennent souvent plus dépendants des apports externes. En revanche, des réseaux fongiques sains et diversifiés améliorent le cycle des nutriments, améliorent la structure du sol, améliorent la productivité des plantes et les aident à faire face au stress environnemental. La protection et la restauration de ces réseaux pourraient donc jouer un rôle important dans le développement de systèmes agricoles plus résilients et durables.

Bien que cette recherche marque une étape importante, elle marque également le début d’un effort de recherche scientifique beaucoup plus vaste.

L’intérêt du public pour les réseaux fongiques souterrains conduit parfois à affirmer qu’ils fonctionnent comme une « toile à grande échelle » dans laquelle les arbres échangeraient des nutriments, transmettraient des signaux d’avertissement et se soutiendraient activement les uns les autres. Mais ces affirmations dépassent les preuves disponibles. Même si les réseaux fongiques relient sans aucun doute les plantes et facilitent l’échange de ressources, les scientifiques s’efforcent toujours de comprendre exactement comment ces relations fonctionnent dans des conditions réelles.

Notre nouvelle étude fournit une base de référence cruciale : la première carte mondiale de l'endroit où se trouvent ces réseaux fongiques et de leur quantité. Pour améliorer la santé des sols, renforcer la sécurité alimentaire et renforcer la résilience face au changement climatique, nous devons accorder davantage d’attention au système vital qui se trouve sous nos pieds.

Katie Field, professeur en processus plantes-sol, Université de Sheffield