Raphaella Hull est doctorante invitée à l’Université de Cambridge, où elle étudie la symbiose mycorhizienne arbusculaire chez les plantes. Elle s’intéresse à la façon de cultiver en pensant aux champignons du sol.
Avec ses prairies de fleurs sauvages riches en biodiversité, le Jardin botanique national du Pays de Galles offre une occasion rare de découvrir un habitat qui a pratiquement disparu de Grande-Bretagne.
Si vous passez du temps un soir d’été dans l’une des prairies du Jardin, vous vous retrouverez en compagnie d’une communauté diversifiée de fleurs sauvages, d’insectes et de champignons.
Les roses brillants des orchidées des marais du sud Dactylorhiza praetermissa et des épis de fleurs frappants des grandes orchidées-papillons Platanthera chloranthaclassé comme « quasi menacé » sur la liste rouge des données des plantes vasculaires pour la Grande-Bretagne, se démarque le plus mais, entre les deux, se trouve une propagation de hochet jaune Rhinanthus mineurtrèfle rouge Trifolium pratenseet grande pimprenelle Sanguisorba officinaliset cachées parmi l’enchevêtrement de fleurs plus hautes, les fleurs scintillantes et délicatement marquées de l’euphraise Euphrasie sp. Au-dessus des têtes de cette multitude, il y a une mer d’herbes, de fleurs et d’insectes.
La complexité trouvée au-dessus du sol est, étonnamment, soutenue par un sol qui est généralement pauvre en nutriments minéraux essentiels à la croissance des plantes. Les prairies de fleurs sauvages s’établissent sur des sols à faible fertilité, qui contiennent de faibles concentrations d’azote, de phosphore et de potassium – les nutriments clés dont les plantes ont besoin en grande quantité pour une croissance saine.
Contre toute attente, ce sont les conditions de faible teneur en éléments nutritifs qui expliquent pourquoi la diversité est si élevée dans les prairies de fleurs sauvages.
La faible fertilité du sol signifie que les herbes grossières ont du mal à s’établir, ce qui supprime la formation de prairies et permet aux fleurs sauvages de prospérer. Potentiellement, les faibles concentrations de nutriments signifient que les espèces de fleurs sauvages poussent relativement lentement. Ce taux de croissance lent peut contribuer à maintenir une biodiversité élevée dans une prairie de fleurs sauvages, car aucune plante ne peut pousser si vite qu’elle surpasse ses voisines.
Les plantes des prés de fleurs sauvages ont plusieurs stratégies pour faire face aux faibles concentrations de nutriments dans le sol.
Espèces vivaces, comme la grande pimprenelle, la centaurée commune Centaurée noireauto-guérison Prunelle vulgaris et la plupart des graminées forment souvent de vastes tapis de racines fibreuses dans les couches superficielles du sol, là où les concentrations de nutriments sont les plus élevées. En plus d’être modestes dans leurs besoins en nutriments, les plantes vivaces sont également efficaces pour recycler les nutriments de leurs anciens tissus.
Deux importantes espèces annuelles de prairies de fleurs sauvages – le hochet jaune et l’euphraise – ont développé leur propre stratégie d’absorption des nutriments à partir d’un environnement pauvre en nutriments.
Le hochet jaune et l’euphraise sont tous deux hémiparasites, ce qui signifie que, bien que les plantes puissent générer leurs propres sucres par photosynthèse, elles obtiennent également une certaine nutrition par parasitisme. Pour ce faire, ils s’attachent aux racines d’autres plantes, subventionnant la quantité limitée de nutriments qu’ils peuvent obtenir grâce à leurs propres petits systèmes racinaires en en volant certains à leurs voisins.
Plus précisément, le hochet jaune et l’euphraise parasitent et affaiblissent les espèces de graminées, ce qui aide à supprimer le développement des prairies et offre un espace pour la croissance des fleurs sauvages. En effet, pour transformer une pelouse en prairie de fleurs sauvages, on peut commencer par la scarification du sol et le semis de graines de hochet jaune à l’automne.
Une méthode alternative au parasitisme pour obtenir des nutriments est utilisée par la plupart des autres espèces de prairies de fleurs sauvages. L’examen des racines des fleurs sauvages montre qu’elles contiennent des champignons mycorhiziens bénéfiques vivant intimement dans les cellules des racines des plantes. Les mycorhizes se forment lorsque des champignons mycorhiziens arbusculaires du sol pénètrent dans les racines des plantes, où ils fournissent aux plantes les nutriments qu’elles ont recherchés hors de la portée du système racinaire de la plante.
En retour, les plantes fournissent aux champignons du carbone fixé par photosynthèse sous forme de sucres et de lipides. Physiologiquement, les champignons mycorhiziens arbusculaires forment des structures intracellulaires très ramifiées dans les racines appelées «arbuscules», dérivé du latin pour arbre. Ces minuscules structures arborescentes sont les principaux sites d’échange de nutriments entre les plantes et les champignons. La symbiose mycorhizienne arbusculaire est omniprésente, non seulement dans les prairies de fleurs sauvages, mais dans les habitats du monde entier, les plantes associées aux champignons mycorhiziens arbusculaires constituant environ 70 % de la biomasse végétale mondiale. La symbiose mycorhizienne arbusculaire est également ancienne, jouant un rôle clé dans la territorialisation des plantes il y a environ 450 millions d’années.
La mesure dans laquelle ces associations mycorhiziennes aident une plante particulière dépend de l’espèce et peut être difficile à étudier. sur place.
Bien que les plantes annuelles et vivaces puissent être colonisées par des champignons mycorhiziens et que leur croissance soit améliorée par la symbiose, on pense que les vivaces répondent généralement plus favorablement à la colonisation que les annuelles.
Dans un environnement naturel, il est difficile de prouver à quel point les mycorhizes sont bénéfiques pour différentes plantes, car si une plante peut être colonisée par des champignons mycorhiziens, il est probable que tous les membres de cette espèce dans la région contiendront déjà des champignons dans leurs racines. . Cependant, en cultivant des semis sur un substrat stérile et en ne laissant coloniser que certaines plantes, vous pouvez observer les améliorations de croissance de la symbiose mycorhizienne. Dans certains cas, les plantes non colonisées ne se développent guère au-delà du stade plantule. Cette enquête supprime toutes les interactions avec d’autres plantes et champignons que vous trouveriez dans la nature, mais peut démontrer l’amélioration significative de la croissance que les champignons mycorhiziens confèrent souvent à leurs plantes hôtes.
Malgré les difficultés d’étude de la symbiose mycorhizienne sur placeon pense que la plupart des plantes d’une prairie de fleurs sauvages pousseront avec le soutien de symbiotes mycorhiziens.
Les associations mycorhiziennes à arbuscules les plus répandues sont très différentes de celles connues depuis longtemps pour soutenir les orchidées.
Toutes les orchidées ont besoin de leurs mycorhizes pour une germination réussie dans la nature, car les réserves de graines d’orchidées sont très limitées et le carbone délivré par le champignon est essentiel à la germination.
En revanche, les mycorhizes arbusculaires chez les plantes autres que les orchidées se forment lorsque les racines des semis rencontrent une spore fongique en germination ou une racine colonisée existante dans le sol. Le fait que les semis soient souvent colonisés par contact avec les plantes voisines signifie que les champignons mycorhiziens, en plus de fournir des nutriments, relient également les plantes entre elles sous le sol. Bien que cela soit particulièrement bien étudié pour les forêts (le «Wood Wide Web»), on pense également que les plantes herbacées sont connectées les unes aux autres dans des réseaux mycorhiziens communs. Il est probable que ces réseaux contribuent à répartir les nutriments entre les plantes. Comme les membres hémiparasites d’une prairie, les plantes mycorhizées obtiennent donc également une partie de leurs nutriments des plantes voisines.
Fait intéressant, les conditions de sol à faible teneur en éléments nutritifs requises pour diverses prairies de fleurs sauvages sont également généralement requises pour l’établissement de la symbiose mycorhizienne. Des conditions riches en éléments nutritifs suite à l’application d’engrais synthétiques sont connues pour bloquer la symbiose entre les plantes et les champignons. Dans ces conditions, les plantes peuvent absorber directement les nutriments et n’ont pas besoin de céder leur carbone en échange de nutriments dérivés de champignons.
Alors que les plantes peuvent pousser vigoureusement, les champignons périssent car ils dépendent complètement de leurs plantes hôtes pour les lipides essentiels. En revanche, de faibles concentrations de nutriments favorisent la symbiose mycorhizienne, de sorte que les plantes peuvent bénéficier des capacités de recherche de nourriture de leurs symbiotes fongiques. Par conséquent, dans une prairie de fleurs sauvages, la faible teneur en nutriments supprime non seulement la croissance de l’herbe et empêche la concurrence, mais encourage la formation de réseaux mycorhiziens complexes pour la distribution des nutriments, la séquestration du carbone et la diversité végétale.
Ainsi, de faibles concentrations de nutriments dans le sol peuvent être considérées comme la pierre angulaire d’une prairie de fleurs sauvages et de champignons sauvages.
Lorsque les relations mycorhiziennes sont inhibées par la fertilisation artificielle, nous perdons la base même d’un écosystème. Sans symbiose mycorhizienne, il n’y a pas de maille mycélienne pour structurer le sol et favoriser l’agrégation. Les réseaux mycorhiziens qui se forment entre les plantes, qui sont importants non seulement pour la distribution des nutriments mais aussi le transport de l’eau et les signaux de défense entre les plantes voisines, sont absents.
Et, étonnamment, nous perdons d’importants puits de carbone mondiaux. On estime que 75 % du carbone terrestre est stocké dans le sol. Lorsque les relations mycorhiziennes sont inhibées, le carbone des plantes qui est naturellement emprisonné dans le sol par les champignons est libéré dans l’atmosphère et la teneur en carbone du sol diminue. En revanche, dans les conditions de faible teneur en éléments nutritifs que l’on trouve généralement dans la nature, les plantes et les champignons partagent les ressources au profit des deux partenaires, le sol et l’atmosphère.
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À la recherche de l’arbre mère par Suzanne Simard
Tressage de foin d’odeur par Robin Wall Kimmerer
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Image bleue : fraise Fragaria vesca racines inoculées avec le champignon mycorhizien arbusculaire Rhizophage irrégulier, colorées au bleu Trypan et observées au microscope à fond clair. Sont étiquetées les structures fongiques appelées «arbuscules», les principaux sites d’échange de ressources entre la plante et le champignon.
