Une forêt tropicale en Amérique du Sud. Shutterstock / BornéoRimbawan

Un matin de 2009, je me suis assis dans un bus grinçant qui serpentait à flanc de montagne dans le centre du Costa Rica, étourdi par les vapeurs de diesel alors que je serrais mes nombreuses valises. Ils contenaient des milliers de tubes à essai et de flacons d'échantillons, une brosse à dents, un cahier étanche et deux vêtements de rechange.

J'étais en route pour Station biologique de La Selva, où je devais passer plusieurs mois à étudier la réponse de la forêt pluviale humide de plaine aux sécheresses de plus en plus courantes. De chaque côté de l'étroite autoroute, les arbres saignaient dans la brume comme des aquarelles sur du papier, donnant l'impression d'une forêt primitive infinie baignée de nuages.

En regardant par la fenêtre le paysage imposant, je me suis demandé comment je pourrais jamais espérer comprendre un paysage si complexe. Je savais que des milliers de chercheurs à travers le monde étaient aux prises avec les mêmes questions, essayant de comprendre le sort des forêts tropicales dans un monde en mutation rapide.Notre société demande tellement à ces écosystèmes fragiles, qui contrôlent la disponibilité de l'eau douce pour des millions de personnes et sont maison pour les deux tiers de la biodiversité terrestre de la planète. Et de plus en plus, nous avons mis une nouvelle demande sur ces forêts - pour nous sauver du changement climatique causé par l'homme.

Les plantes absorbent le CO ? de l'atmosphère, la transformant en feuilles, bois et racines. Ce miracle quotidien a stimulé espoirs que les plantes – en particulier les arbres tropicaux à croissance rapide – peuvent agir comme un frein naturel au changement climatique, en capturant une grande partie du CO ? émis par la combustion de combustibles fossiles. Partout dans le monde, les gouvernements, les entreprises et les organisations caritatives de conservation se sont engagés à conserver ou à planter massif nombre d'arbres

Mais le fait est qu'il n'y a pas assez d'arbres pour compenser les émissions de carbone de la société - et il n'y en aura jamais. J'ai récemment mené une Avis de la littérature scientifique disponible pour évaluer la quantité de carbone que les forêts pourraient absorber. Si nous maximisions absolument la quantité de végétation que toutes les terres sur Terre pourraient contenir, nous séquestrerions suffisamment de carbone pour compenser environ dix ans d'émissions de gaz à effet de serre aux taux actuels. Après cela, il pourrait y avoir pas plus loin augmentation de la capture du carbone.

Pourtant, le sort de notre espèce est inextricablement lié à la survie des forêts et de la à la perte de biodiversité ils contiennent. En nous précipitant à planter des millions d’arbres pour capturer le carbone, pourrions-nous, par inadvertance, endommager les propriétés mêmes des forêts qui les rendent si vitales pour notre bien-être ? Pour répondre à cette question, nous devons considérer non seulement la manière dont les plantes absorbent le CO, mais également la manière dont elles fournissent les bases vertes solides des écosystèmes terrestres.

Comment les plantes combattent le changement climatique

Les plantes convertissent le CO ? gaz en sucres simples dans un processus connu sous le nom de la photosynthèse. Ces sucres sont ensuite utilisés pour construire le corps vivant des plantes. Si le carbone capturé se retrouve dans le bois, il peut être enfermé loin de l'atmosphère pendant de nombreuses décennies. À mesure que les plantes meurent, leurs tissus se décomposent et sont incorporés au sol.

Alors que ce processus libère naturellement du CO ? Grâce à la respiration (ou respiration) de microbes qui décomposent les organismes morts, une partie du carbone végétal peut rester sous terre pendant des décennies, voire même siècles. Ensemble, les plantes terrestres et les sols tiennent 2,500 XNUMX gigatonnes de carbone - environ trois fois plus que ce qui est contenu dans l'atmosphère.

Étant donné que les plantes (en particulier les arbres) sont d’excellents réservoirs naturels de carbone, il est logique que l’augmentation de l’abondance des plantes à travers le monde puisse réduire le CO atmosphérique ? concentration.

Les plantes ont besoin de quatre ingrédients de base pour pousser : la lumière, le CO?, l’eau et les nutriments (comme l’azote et le phosphore, les mêmes éléments présents dans les engrais végétaux). Des milliers de scientifiques à travers le monde étudient la façon dont la croissance des plantes varie en fonction de ces quatre ingrédients, afin de prédire comment la végétation réagira au changement climatique.

C'est une tâche étonnamment difficile, étant donné que les humains modifient simultanément tant d'aspects de l'environnement naturel en chauffant le globe, en modifiant les régimes de précipitations, en découpant de grandes étendues de forêt en minuscules fragments et en introduisant des espèces exotiques là où elles n'appartiennent pas. Il existe également plus de 350,000 XNUMX espèces de plantes à fleurs sur terre et chacune répond aux défis environnementaux de manière unique.

En raison des manières compliquées dont les humains sont en modifiant la planète, il y a beaucoup de scientifiques débat sur la quantité précise de carbone que les plantes peuvent absorber de l'atmosphère. Mais les chercheurs sont unanimes sur le fait que les écosystèmes terrestres ont une capacité limitée à absorber le carbone.

Où le carbone est stocké dans une forêt tempérée typique du Royaume-Uni. Recherche forestière au Royaume-Uni, CC BY

Si nous veillons à ce que les arbres aient suffisamment d’eau à boire, les forêts deviendront hautes et luxuriantes, créant des canopées ombragées qui priveront de lumière les petits arbres. Si on augmentait la concentration de CO ? dans l’air, les plantes l’absorberont avec impatience – jusqu’à ce qu’elles ne puissent plus extraire suffisamment d’engrais du sol pour répondre à leurs besoins. Tout comme un boulanger préparant un gâteau, les plantes ont besoin de CO?, d'azote et de phosphore dans des proportions particulières, suivant une recette spécifique pour la vie.

Reconnaissant ces contraintes fondamentales, les scientifiques estiment que les écosystèmes terrestres de la Terre peuvent contenir suffisamment de végétation supplémentaire pour absorber entre 40 et 100 gigatonnes de carbone de l'atmosphère. Une fois cette croissance supplémentaire atteinte (un processus qui prendra plusieurs décennies), il n'y a plus de capacité de stockage supplémentaire de carbone sur terre.

Mais notre société déverse actuellement du CO ? dans l'atmosphère à en versements de dix gigatonnes de carbone par an. Les processus naturels auront du mal à suivre le rythme du déluge de gaz à effet de serre généré par l'économie mondiale. Par exemple, j'ai calculé qu'un seul passager sur un vol aller-retour de Melbourne à New York émettrait environ deux fois plus carbone (1600 kg C) tel qu'il est contenu dans un chêne arbre d'un demi-mètre de diamètre (750 kg C).

Péril et promesse

Malgré toutes ces contraintes physiques bien connues sur la croissance des plantes, il y a un nombre croissant d'efforts à grande échelle pour augmenter la couverture végétale afin d'atténuer l'urgence climatique - une solution climatique dite «basée sur la nature». le vaste majorité de ceux-ci efforts se concentrer sur la protection ou l'expansion des forêts, car les arbres contiennent beaucoup plus de biomasse que les arbustes ou les graminées et représentent donc un plus grand potentiel de capture du carbone.

Pourtant, des malentendus fondamentaux sur le captage du carbone par les écosystèmes terrestres peuvent avoir des conséquences dévastatrices, entraînant des pertes de biodiversité et une augmentation du CO ? concentration. Cela semble paradoxal : comment planter des arbres impact négatif l'environnement?

La réponse réside dans les complexités subtiles de la capture du carbone dans les écosystèmes naturels. Pour éviter les dommages environnementaux, nous devons nous abstenir de créer des forêts là où elles n'appartiennent naturellement pas, éviter les «incitations perverses» à abattre la forêt existante afin de planter de nouveaux arbres et réfléchir à la façon dont les semis plantés aujourd'hui pourraient se comporter au cours des prochaines décennies.

Avant d'entreprendre toute expansion de l'habitat forestier, nous devons nous assurer que les arbres sont plantés au bon endroit, car tous les écosystèmes terrestres ne peuvent ou ne doivent pas supporter des arbres. Planter des arbres dans des écosystèmes normalement dominés par d'autres types de végétation échoue souvent pour aboutir à une séquestration du carbone à long terme.

Un exemple particulièrement illustratif vient de l'écossais tourbières - de vastes étendues de terre où la végétation basse (principalement des mousses et des herbes) pousse dans un sol constamment détrempé et humide. Parce que la décomposition est très lente dans les sols acides et gorgés d'eau, les plantes mortes s'accumulent sur de très longues périodes de temps, créant tourbe. Il n'y a pas que la végétation qui est préservée: les tourbières momifient aussi ce qu'on appelle «tourbières”- les restes presque intacts d'hommes et de femmes décédés il y a des millénaires. En fait, les tourbières britanniques contiennent 20 fois plus de carbone que ce que l'on trouve dans les forêts du pays.

Mais à la fin du 20e siècle, certaines tourbières écossaises ont été drainées pour la plantation d'arbres. Le séchage des sols a permis aux semis d'arbres de s'établir, mais a également accéléré la décomposition de la tourbe. Écologiste Nina Frigens et ses collègues de l'Université d'Exeter estimé que la décomposition de la tourbe en train de sécher libère plus de carbone que les arbres en croissance ne peuvent en absorber. De toute évidence, les tourbières peuvent mieux protéger le climat lorsqu'elles sont livrées à elles-mêmes.

Il en va de même pour les prairies et les savanes, où les incendies font naturellement partie du paysage et brûler des arbres qui sont plantés là où ils n'appartiennent pas. Ce principe s'applique également à Toundras arctiques, où la végétation indigène est couverte de neige tout au long de l'hiver, réfléchissant la lumière et la chaleur dans l'espace. La plantation de grands arbres à feuilles sombres dans ces zones peut augmenter l'absorption de l'énergie thermique et entraîner un réchauffement local.

Mais même la plantation d'arbres dans les habitats forestiers peut entraîner des effets environnementaux négatifs. Du point de vue à la fois de la séquestration du carbone et de la biodiversité, toutes les forêts ne sont pas égales - les forêts naturellement établies contiennent plus d'espèces de plantes et d'animaux que les forêts de plantation. Ils contiennent souvent aussi plus de carbone. Mais les politiques visant à promouvoir la plantation d'arbres peuvent involontairement encourager la déforestation d'habitats naturels bien établis.

Un exemple récent très médiatisé concerne le gouvernement mexicain Ressemblant à Vida programme, qui fournit des paiements directs aux propriétaires fonciers pour la plantation d'arbres. Le problème? De nombreux propriétaires fonciers ruraux ont abattu des forêts anciennes bien établies pour planter des semis. Cette décision, bien que tout à fait raisonnable d'un point de vue économique, a entraîné la perte de dizaines de milliers d'hectares de forêt mature.

Cet exemple démontre les risques d'une focalisation étroite sur les arbres en tant que machines d'absorption de carbone. De nombreuses organisations bien intentionnées cherchent à planter les arbres qui grandissent le plus vite, car cela signifie théoriquement un taux de CO plus élevé ? « retrait » de l’atmosphère.

Pourtant, du point de vue climatique, ce qui compte n’est pas la rapidité avec laquelle un arbre peut pousser, mais la quantité de carbone qu’il contient à maturité et la durée pendant laquelle ce carbone réside dans l’écosystème. À mesure qu’une forêt vieillit, elle atteint ce que les écologistes appellent un « état d’équilibre » : c’est-à-dire le moment où la quantité de carbone absorbée par les arbres chaque année est parfaitement équilibrée par le CO ? libéré à travers le respiration des plantes eux-mêmes et les milliards de microbes décomposeurs souterrains.

Ce phénomène a conduit à une perception erronée selon laquelle les vieilles forêts ne sont pas utiles pour l'atténuation du changement climatique car elles ne croissent plus rapidement et ne séquestrent plus de CO2. La « solution » erronée à ce problème consiste à donner la priorité à la plantation d’arbres avant la conservation des forêts déjà établies. Cela revient à vider une baignoire pour que le robinet puisse être ouvert à fond : le débit d'eau du robinet est plus important qu'auparavant, mais la capacité totale de la baignoire n'a pas changé. Les forêts matures sont comme des baignoires remplies de carbone. Ils apportent une contribution importante à la quantité importante, mais limitée, de carbone qui peut être stockée sur terre, et il n’y a pas grand-chose à gagner à les perturber.

Qu'en est-il des situations où les forêts à croissance rapide sont abattues toutes les quelques décennies et replantées, le bois extrait étant utilisé à d'autres fins de lutte contre le climat? Alors que le bois récolté peut être un très bon réservoir de carbone s'il se retrouve dans des produits à longue durée de vie (comme des maisons ou d'autres bâtiments), étonnamment peu de bois est utilisé de cette manière.

De même, la combustion du bois comme source de biocarburant peut avoir un impact positif sur le climat si cela réduit la consommation totale de combustibles fossiles. Mais les forêts gérées comme des plantations de biocarburants offrent peu de protection pour à la perte de biodiversité et quelques recherches les questions les avantages des biocarburants pour le climat en premier lieu.

Fertiliser toute une forêt

Les estimations scientifiques de la capture du carbone dans les écosystèmes terrestres dépendent de la manière dont ces systèmes répondent aux défis croissants auxquels ils seront confrontés dans les décennies à venir. Toutes les forêts de la Terre - même les plus vierges - sont vulnérables au réchauffement, aux changements de précipitations, aux incendies de plus en plus violents et aux polluants qui dérivent à travers les courants atmosphériques de la Terre.

Certains de ces polluants, cependant, contiennent beaucoup d'azote (engrais végétal) qui pourrait potentiellement stimuler la croissance de la forêt mondiale. En produisant des quantités massives de produits chimiques agricoles et en brûlant des combustibles fossiles, les humains ont massivement increased la quantité d'azote «réactif» disponible pour une utilisation en usine. Une partie de cet azote est dissous dans l'eau de pluie et atteint le sol forestier, où il peut stimuler croissance des arbres dans certaines régions.

En tant que jeune chercheur fraîchement sorti des études supérieures, je me demandais si un type d'écosystème sous-étudié, connu sous le nom de sec de saison forêt tropicale, pourrait être particulièrement sensible à cet effet. Il n'y avait qu'une seule façon de le savoir: j'aurais besoin de fertiliser toute une forêt.

Travailler avec mon conseiller postdoctoral, l'écologiste Jennifer Pouvoirs, et le botaniste expert Daniel Pérez Avilez, j'ai décrit une zone de la forêt à peu près aussi grande que deux terrains de football et l'ai divisée en 16 parcelles, qui ont été assignées au hasard à différents traitements d'engrais. Au cours des trois années suivantes (2015-2017), les parcelles sont devenues parmi les fragments de forêt les plus étudiés sur Terre. Nous avons mesuré la croissance de chaque tronc d'arbre avec des instruments spécialisés fabriqués à la main appelés dendromètres.

Nous avons utilisé des paniers pour attraper les feuilles mortes qui tombaient des arbres et installé des sacs en filet dans le sol pour suivre la croissance des racines, qui ont été soigneusement lavées et pesées. L'aspect le plus difficile de l'expérience était l'application des engrais eux-mêmes, qui avait lieu trois fois par an. Portant des imperméables et des lunettes pour protéger notre peau contre les produits chimiques caustiques, nous avons transporté des pulvérisateurs montés à l'arrière dans la forêt dense, en veillant à ce que les produits chimiques soient uniformément appliqués sur le sol forestier pendant que nous transpirions sous nos manteaux de caoutchouc.

Malheureusement, notre équipement n'offrait aucune protection contre les guêpes en colère, dont les nids étaient souvent dissimulés dans les branches en surplomb. Mais nos efforts en valaient la peine. Après trois ans, nous avons pu calculer toutes les feuilles, le bois et les racines produits dans chaque parcelle et évaluer le carbone capté au cours de la période d'étude. Nous trouvé que la plupart des arbres de la forêt ne bénéficiaient pas des engrais - au lieu de cela, la croissance était fortement liée à la quantité de pluie d'une année donnée.

Cela suggère que la pollution azotée ne stimulera pas la croissance des arbres dans ces forêts tant que les sécheresses continueront de intensifier. Pour faire la même prédiction pour d'autres types de forêts (plus humides ou plus sèches, plus jeunes ou plus âgées, plus chaudes ou plus froides), de telles études devront être répétées, en ajoutant à la bibliothèque de connaissances développées grâce à des expériences similaires au cours des décennies. Pourtant, les chercheurs sont dans une course contre la montre. Des expériences comme celle-ci sont un travail lent, laborieux, parfois éreintant, et les humains changent la face de la planète plus rapidement que la communauté scientifique ne peut réagir.

Les humains ont besoin de forêts saines

Le soutien des écosystèmes naturels est un outil important dans l'arsenal des stratégies dont nous aurons besoin pour lutter contre le changement climatique. Mais les écosystèmes terrestres ne pourront jamais absorber la quantité de carbone libérée par la combustion de combustibles fossiles. Plutôt que de se laisser bercer par une fausse complaisance plans de plantation d'arbres, nous devons réduire les émissions à leur source et rechercher des stratégies supplémentaires pour éliminer le carbone déjà accumulé dans l'atmosphère.

Cela signifie-t-il que les campagnes actuelles pour protéger et étendre la forêt sont une mauvaise idée? Absolument pas. La protection et l'expansion de l'habitat naturel, en particulier des forêts, sont absolument vitales pour assurer la santé de notre planète. Les forêts des zones tempérées et tropicales contiennent huit sur dix espèces sur terre, elles sont pourtant de plus en plus menacées. Presque moitié des terres habitables de notre planète sont consacrées à l'agriculture, et le défrichement des terres cultivées ou des pâturages se poursuit à un rythme soutenu.

Pendant ce temps, le chaos atmosphérique causé par le changement climatique intensifie les incendies de forêt, aggrave les sécheresses et chauffe systématiquement la planète, posant une menace croissante pour les forêts et la faune qu'elles abritent. Qu'est-ce que cela signifie pour notre espèce? Encore et encore, les chercheurs ont démontré liens forts entre la biodiversité et les soi-disant «services écosystémiques» - la multitude d'avantages que le monde naturel offre à l'humanité.

La capture du carbone n'est qu'un service écosystémique sur une liste incalculablement longue. Les écosystèmes biodiversifiés fournissent une gamme vertigineuse de composés pharmaceutiquement actifs qui inspirer la création de nouveaux médicaments. Ils assurent la sécurité alimentaire de manière à la fois directe (pensez aux millions de personnes dont la principale source de protéines est le poisson sauvage) et indirecte (par exemple, une grande partie des cultures est pollinisé par des animaux sauvages).

Les écosystèmes naturels et les millions d'espèces qui les habitent continuent d'inspirer des développements technologiques qui révolutionnent la société humaine. Par exemple, prenons la réaction en chaîne par polymérase ("PCR”) Qui permet aux laboratoires criminels d'attraper les criminels et à votre pharmacie locale de fournir un test COVID. La PCR n'est possible que grâce à une protéine spéciale synthétisée par une humble bactérie qui vit dans les sources chaudes.

En tant qu’écologiste, je crains qu’une perspective simpliste sur le rôle des forêts dans l’atténuation du changement climatique ne conduise par inadvertance à leur déclin. De nombreux efforts de plantation d'arbres se concentrent sur le nombre de jeunes arbres plantés ou sur leur taux de croissance initial – qui sont tous deux de mauvais indicateurs de la capacité ultime de stockage de carbone de la forêt et une mesure encore plus médiocre de la biodiversité. Plus important encore, considérer les écosystèmes naturels comme des « solutions climatiques » donne l’impression trompeuse que les forêts peuvent fonctionner comme une vadrouille infiniment absorbante pour nettoyer le flot toujours croissant de CO d’origine humaine ? émissions.

Heureusement, de nombreuses grandes organisations vouées à l'expansion des forêts intègrent la santé des écosystèmes et la biodiversité dans leurs indicateurs de succès. Il y a un peu plus d'un an, j'ai visité une énorme expérience de reboisement dans la péninsule du Yucatán au Mexique, menée par Plant-for-the-Planet - l'une des plus grandes organisations de plantation d'arbres au monde. Après avoir pris conscience des défis inhérents à la restauration des écosystèmes à grande échelle, Plant-for-the-Planet a lancé une série d'expériences pour comprendre comment différentes interventions au début du développement d'une forêt pourraient améliorer la survie des arbres.

Mais ce n'est pas tout. Dirigé par le directeur de la science Leland Werden, les chercheurs du site étudieront comment ces mêmes pratiques peuvent relancer le rétablissement de la biodiversité indigène en fournissant l'environnement idéal pour que les graines germent et se développent au fur et à mesure que la forêt se développe. Ces expériences aideront également les gestionnaires des terres à décider quand et où la plantation d'arbres profite à l'écosystème et où la régénération des forêts peut se produire naturellement.

Considérer les forêts comme des réservoirs de biodiversité, plutôt que comme de simples entrepôts de carbone, complique la prise de décision et peut nécessiter des changements de politique. Je ne suis que trop conscient de ces défis. J'ai passé toute ma vie d'adulte à étudier et à réfléchir au cycle du carbone et moi aussi, parfois, je ne vois pas la forêt derrière les arbres. Un matin, il y a plusieurs années, j'étais assis sur le sol de la forêt tropicale du Costa Rica et je mesurais le CO ? émissions du sol – un processus relativement long et solitaire.

Alors que j'attendais la fin de la mesure, j'ai repéré une grenouille de fléchettes empoisonnée à la fraise - un animal minuscule et brillant de la taille de mon pouce - sautant sur le tronc d'un arbre voisin. Intriguée, je la regardais progresser vers une petite mare d'eau tenue dans les feuilles d'une plante hérissée, dans laquelle nageaient paresseusement quelques têtards. Une fois que la grenouille a atteint cet aquarium miniature, les minuscules têtards (ses enfants, comme il s'est avéré) ont vibré avec excitation, tandis que leur mère déposait des œufs non fertilisés pour qu'ils les mangent. Comme je l'ai appris plus tard, les grenouilles de cette espèce (Oophaga pumilio) prennent soin très diligemment de leur progéniture et le long voyage de la mère se répéterait tous les jours jusqu'à ce que les têtards se transforment en grenouilles.

Il m'est venu à l'esprit, alors que j'emballais mon équipement pour retourner au laboratoire, que des milliers de ces petits drames se déroulaient en parallèle autour de moi. Les forêts sont bien plus que de simples réserves de carbone. Ce sont les toiles vertes incroyablement complexes qui relient le destin de millions d'espèces connues, avec des millions d'autres encore à découvrir. Pour survivre et prospérer dans un avenir de changements mondiaux dramatiques, nous devrons respecter ce réseau enchevêtré et notre place dans celui-ci.

A propos de l'auteur

Bonnie Waring, Maître de conférences, Grantham Institute - Climate Change and Environment, Imperial College London

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Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.