Le RĂ´le Crucial des Champignons dans le Cycle du Carbone

Comment les champignons peuvent-ils stocker 100% du carbone que nous émettons chaque année dans l’atmosphère ? Cette question douteuse et un peu fantaisiste a pourtant bien une réponse que certains champignons sont capables de donner. Des découvertes nous montrent la voie de ce que l’on appelle le carbone liquide. Dans cet article, je vous fais découvrir le rôle crucial, vital, pour l’humanité, des champignons dans le cycle du carbone.

Le cycle global du carbone

Le carbone est un élément chimique, qui est essentiel à la vie sur terre. On le trouve principalement sous forme de C02, mais pas uniquement, on le rencontre aussi dans toute la complexité des molécules qui forment le vivant, donc celle composant les champignons.

Le carbone dans le monde

Le carbone est présent dans toutes les sphères de la planète. Les données massiques que je vais nous donner sont exprimées en gigatonne, qui équivaut à 1.000.000.000 tonnes (soit 1 milliard de tonnes), voici où vous trouverez du carbone sur terre :

Le cycle du carbone est actuellement déréglé par les émissions de l'homme
Cycle du carbone « naturelle » en vert et Ă©missions de l’homme en rouge
  • Dans l’atmosphère, principalement sous forme de C02, nous en trouvons 600 Gt.
  • Dans l’hydrosphère, sous forme de C02 dissous, on en compte pas moins de 39.000 Gt.
  • Dans la lithosphère, c’est lĂ  oĂą en en retrouve un grande majoritĂ© du carbone, sous forme de carbonate (carbone inactif piĂ©gĂ© dans la roche), soit environ 70.000.000 Gt et aussi sous forme de carbone fossile (essence, gaz) Ă  une hauteur d’environ 20.000 Gt.
  • Et enfin, dans la biosphère (oĂą se trouvent nos champignons), on en trouve 3.200 Gt, donc dans les ĂŞtres vivants terrestres et marins.

Les données que vous voyez ci-dessus sont des stocks. Ces stocks varient au cours du temps avec les flux de carbone, remplissant et vidant les différences sphères de votre planète. Globalement, nous rejetons donc plus de CO2 dans l’atmosphère, donc cette poche a tendance à gonfler, avec la combustion et la production de ciment.

Zoom sur le carbone dans la biosphère

Penchons-nous donc sur le carbone dans la biosphère, oĂą sont prĂ©sents nos champignons. Selon certains modèles mathĂ©matiques, en fonctionnement normal, c’est Ă  dire le fonctionnement biologique Ă  l’œuvre depuis des milliers d’annĂ©es, la biosphère stocke lĂ©gèrement du carbone tous les ans avec les flux « normaux » suivant :

  • Stockage de + 100 Gt par an de l’atmosphère, principalement Ă  l’aide de la photosynthèse.
  • DĂ©stockage de -100 Gt par an dans l’atmosphère, dĂ» Ă  la respiration des organismes vivants et Ă  la fermentation et dĂ©composition des diverses matières organiques.
  • Et enfin + 0,01 Gt par an, dĂ» Ă  la fossilisation de la matière organique dans le sol.

HĂ©las, actuellement dans la biosphère, cet Ă©quilibre n’est plus positif, mais nĂ©gatif avec l’exploitation des terres agricoles, amenant un dĂ©stockage annuel de -1.8 Gt dans l’atmosphère. Mais nous allons voir dans cet article qu’une donnĂ©e extrĂŞmement importante n’est pas prise en compte…

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Le rĂ´le des champignons dans le cycle du carbone

Les champignons sont à la base de nombreux écosystèmes terrestres. Plusieurs types de champignons sont impliqués directement ou indirectement dans le cycle du carbone et de son stockage.

Le rĂ´le des champignons saprophytes dans le cycle du carbone

Les champignons saprophytes lignivores sont des espèces qui consomment la matière organique morte, comme les troncs d’arbres, les souches ou encore les branches ou les feuilles dans la litière.

Ces matières sont riches en molécules carbonées, comme la lignine, la cellulose et l’hémicellulose. Les champignons décomposeurs sont capables, à l’aide de leurs enzymes, de découper ces molécules pour en créer des plus petites, qu’ils peuvent directement assimiler, ou bien pour les relâcher dans l’environnement. Ces nouvelles molécules relâchées seront assimilables par le reste de la chaine trophique, consommer par des insectes et les bactéries entre autres.

Les champignons saprophytes ont un rĂ´le secondaire dans le cycle du carbone
Illustration d’un champignon saprophyte dĂ©composant une souche

Les champignons saprophytes n’ont pas de rôle majeur dans le stockage du carbone, les molécules qu’ils produisent sont pour la majorité rapidement relâchées dans l’atmosphère lors de la dégradation et la fermentation des matières organiques. Une autre partie est relâchée plus lentement, et passe quelque temps dans la litière organique, mais finalement, seulement une infime partie est conservée à l’état de carbone « fossile » dans le sol.

Les saprophytes ont donc très majoritairement un rĂ´le de redistribution du carbone, et non pas de stockage. Leur capacitĂ© de stockage sur le long terme reprĂ©sente moins de 1% des 0,01 Gt du phĂ©nomène de fossilisation.

Le rĂ´le des champignons mycorhiziens dans le cycle du carbone

Cela ne fait que quelques années que les capacités des champignons mycorhiziens, comme stockeur de carbone, commencent à être pris en compte dans les modèles mathématiques. Ce qui n’est pas le cas dans le modèle que j’ai présenté en première partie.

Les champignons mycorhiziens sont des champignons symbiotiques, c’est-à-dire qu’ils ont besoin d’un hôte, très généralement une plante pour se développer. La structure qui unit le champignon mycorhizien et son hôte végétale est la mycorhize.

Leur structure est essentielle pour comprendre une partie du flux de carbone stockage, provenant des végétaux.

Les champignons mycorhiziens ont un rĂ´le premier dans le stockage du carbone dans le sol
Illustration représentant la relation symbiotique entre du maïs et des champignons mycorhiziens

Les plantes, à l’aide d’un système appelé la photosynthèse, capture du carbone de l’air et relâche du C02. Ce carbone est stocké dans les parties « dures des plantes », comme le tronc ou les branches, mais il arrive également jusqu’aux racines, sous forme de sucres (qui sont des molécules principalement carbonées), donc, pour nourrir les champignons.

Une partie de ces sucres permet de constituer la structure du champignon, que ce soit le mycélium aux niveaux du sol, ou bien les sporophores (les fruits) à sa surface. En échange de ce carbone dit « liquide », le champignon offre nutriments et protection à la plante.

Le flux de carbone des plantes aux champignons mycorhiziens reprĂ©sente aujourd’hui environ 13 Gt de carbone, soit environ 13% de ce que stock la biosphère chaque annĂ©e.

Lors de ce transfert de carbone liquide aux mycorhiziens et aux autres micro-organismes symbiotiques, un autre phĂ©nomène se met en place, c’est l’humification. Les exsudats racinaires des plantes et des restes de micro-organismes carbonĂ©s du sol se transforment rapidement en des molĂ©cules très stables, formant donc de l’humus, pouvant perdurer durant des centaines d’annĂ©es. Les champignons mycorhiziens sont très impliquĂ©s dans la pĂ©dogenèse, c’est Ă  dire la crĂ©ation de sol.

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En effet, ces composés carbonés ne sont pas dégradables ou très difficilement par la vie du sol et constituent donc un véritable puits de carbone, non pas sous-estimé, mais complètement ignorer des modèles mathématiques de stockage actuel, comme celui que je vous ai présenté en première partie.

Le stockage du carbone par les champignons

Les champignons saprophytes et mycorhiziens sont donc capables de transformer des sources de carbones en autres éléments carbonés, plus ou moins stables dans le temps.

Comme vous l’avez compris, les mycorhiziens produisent beaucoup de molécules très stables et inversement, les saprophytes produisent beaucoup de molécules labiles (instables).

Voici un petit tour d’horizon des formes de stockages carbonĂ©es qu’ils sont capables de produire :

Molécules StabilitéDurée dans le temps
Polysacharide+Semaines à années
Glomaline++Années à décennies
Chitine +++DĂ©cennies
Acide humique++++Décennies à siècle
Lignine modifiée+++++Siècles
Mélanoïdine+++++Siècles à millénaires
Tableaux des molécules de stockage carbonés et leur durée dans le temps

Impact Ă©cologique des champignons dans le cycle du carbone

Aujourd’hui, les champignons mycorhiziens ne sont pas pris en compte dans les molécules mathématiques, et il devrait l’être. Cette affirmation provient de la Dr Christine Jones, agronome, qui a étudié le stockage du carbone dans la biosphère, et a publié de nombreuse étude sur le sujet du « carbone liquide ».

Vous pouvez trouver l’article sur lequel je m »appuie ici et aller visiter les autres Ă©tudes du Dr Jones sur son site : amazingcarbon.com.

Avec le modèle conventionnel d’agriculture actuel, un hectare de champs est capable de stocker en moyenne une tonne de carbone par an. Pourquoi seulement 1 tonne de carbone ? Et bien par ce que dans les champs dit « conventionnel » la majorité des champignons impliqués dans le cycle du carbone sont des champignons saprophytes qui dégradent la matière organique et la renvoient dans l’atmosphère sous forme de CO2.

L'agriculture de conservation Ă  un rĂ´le important Ă  jouer dans le stockage du carbone dans les champs agricoles
Un agriculteur semant une céréale dans un couvert de plante vivant

Dans ces champs, il y a également des mycorhiziens, mais en faible quantité. En effet, comme vous le savez, pour pouvoir perdurer, ces champignons ont besoin d’une plante hôte. Or, l’agriculture conventionnelle n’intègre pas, ou peu ce facteur.

Généralement, une fois une culture plantée, elle est récoltée, puis le sol et retravaillé pour implanter la culture suivante. Ce système ne permet pas l’implantation des champignons mycorhiziens sur le long terme.

Ă€ partir des dĂ©couvertes du Dr Jones, une autre forme d’agriculture renait peu Ă  peu : l’agriculture de conservation des sols. Je dis renait, car cette agriculture existe en rĂ©alitĂ© depuis 1930. Les principes de cette agriculture sont les suivants :

  • Le travail minimal, voire l’absence de travail des sols
  • La rotation et les associations culturales
  • Une couverture de plante vivante permanente sur le sol.

Avec ce système, les champignons mycorhiziens peuvent perdurer beaucoup plus facilement dans les sols. La voie du carbone liquide est rétablie entre les plantes réceptrices aériennes, et les mycorhiziens stockeurs de carbone.

Le Dr Jones estime qu’ainsi, un sol conservé est capable de capter 30 à 40% du carbone fixé par les plantes. Ce qui corresponds à une séquestration de 5 à 20 tonnes de carbone par hectare et par an, contre une tonne à l’heure actuelle.

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Néanmoins, cette nouvelle forme de semis dit « sous couvert » reste un défi technique pour les agriculteurs conventionnels, car il s’agit tous de même de semer des graines dans un couvert de plantes, encore vivantes.

Selon les calcules du Dr Jones, je la cite « Qu’une augmentation de 0,5% de la teneur en carbone dans les 30 premiers centimètres de 2% des 445 millions d’hectares de terres agricoles australiennes permettrait, Ă  elle seule, de sĂ©questrer de manière sĂ»re et permanente les Ă©missions annuelles totales de dioxyde de carbone de tout le pays ».

Si l’on extrapole cela de manière mondiale, avec 2% des terres agricoles conduites en agricultures de conservation, on pourrait séquestrer 1,91 Gt de carbone par an. Nos émissions de carbone étant autour de 10 Gt par an, il faudrait donc seulement 10,5% de terre mondiale en agriculture de conservation de sol pour séquestrer 100% de nos émissions de C02 chaque année.

Les champignons mycorhiziens ont le pouvoir de stocker énormément de carbone dans le sol
Cycle du carbone rĂ©tablit grâce Ă  l’agriculture de conservation et Ă  la prĂ©sente de champignons mycorhiziens dans le sol

Le calcule n’est peut être pas exact, mais il vous donne en tous cas un ordre de grandeur de l’effort à produire, qui est possible, mais malgré tous pas mince.

L’agriculture de conservation permet également, en conservant sa structure de capter davantage d’eau dans les sols, et grâce aux champignons mycorhiziens, de lutter efficacement contre le stress hydrique en cas de sécheresse et de capter et relâcher davantage de nutriment.

En espérant que cette nouvelle voie de séquestration du carbone soit la norme dans quelques années pour le climat, mais aussi pour l’agriculture, car le bonus de cet exploit est une production alimentaire bien plus sure et plus rentable.

Merci d’avoir lu cet article sur le rôle crucial des champignons dans le cycle du carbone. N’hésitez pas à nous laisser une question ou une remarque en commentaire :).

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