Les premières forêts n’ont pas modifié de manière significative le CO2 atmosphérique

La recherche a été menée par l’Université de Copenhague en collaboration avec l’Université de Nottingham et modifie 30 ans de connaissances antérieures. L’étude est publiée dans Communication Nature.

Les continents de la Terre ont été colonisés par de grands arbres et des forêts il y a environ 385 millions d’années. Auparavant, des plantes peu profondes ressemblant à des arbustes avec des tissus vasculaires, des tiges, des racines peu profondes et aucune fleur avaient envahi la terre. Les manuels nous disent que l’atmosphère à cette époque avait beaucoup plus de CO₂ niveaux qu’aujourd’hui et qu’un effet de serre intense a conduit à un climat beaucoup plus chaud. On pensait auparavant que l’émergence des forêts favorisait le CO₂ retrait de l’atmosphère, entraînant la Terre dans une longue période de fraîcheur avec une couverture de glace aux pôles.

Reconstitution du CO atmosphérique₂ niveaux dans le passé géologique est difficile et reposait auparavant sur des approximations qui dépendent également de paramètres qui devaient être supposés. Les climatologues conviennent que le CO₂ joue un rôle crucial dans la formation du climat de la Terre aujourd’hui et dans le passé. Par conséquent, un grand défi pour les scientifiques de la Terre est de comprendre ce qui a contrôlé l’abondance de CO₂ dans l’atmosphère.

“Nous avons calibré un modèle mécaniste pour l’échange de gaz entre les feuilles des plantes et l’air ambiant pour la lignée la plus ancienne de plantes terrestres vasculaires, à savoir les lycopodes. Avec cette approche, nous avons pu calculer le CO₂ dans l’air uniquement à partir d’observations faites sur le matériel végétal », explique le professeur agrégé Tais W. Dahl de l’institut Globe de l’Université de Copenhague, qui a dirigé l’étude en collaboration avec une équipe internationale de chercheurs d’Allemagne, d’Arabie saoudite, du Royaume-Uni, et les États-Unis.

La nouvelle méthode s’appuie sur trois observations qui peuvent être faites à la fois dans les plantes vivantes et les tissus végétaux fossiles, y compris le rapport de deux isotopes stables du carbone et la taille et la densité des stomates (ouvertures de pores) à travers lesquelles le CO₂ est absorbé par la plante. Les chercheurs ont calibré la méthode sur des lycopodes vivants et ont découvert que cette approche pouvait reproduire avec précision le CO ambiant₂ niveaux dans la serre.

“La nouvelle méthode calibrée pour étudier le CO₂ les niveaux de l’enregistrement géologique sont supérieurs aux approches précédentes qui produisent des estimations avec des barres d’erreur non liées simplement parce qu’elles dépendent de paramètres qui ne peuvent pas être indépendamment contraints dans l’enregistrement géologique », déclare Barry Lomax, professeur à l’Université de Nottingham et co-auteur de l’étude .

L’équipe de recherche a appliqué la méthode à certains des plus anciens fossiles de plantes vasculaires qui vivaient avant et après l’évolution des arbres sur notre planète et a découvert que le rapport des deux isotopes stables du carbone, le carbone 13 et le carbone 12, est très similaire à celui de plantes modernes. De plus, la densité et la taille des stomates étaient également très similaires à celles observées chez leurs descendants vivants. Ces observations ont lancé une enquête plus approfondie sur les premiers CO₂ record.

Dahl et ses collègues ont recueilli des données à partir de 66 fossiles de trois espèces distinctes de mousses de club trouvées dans 9 localités différentes dans le monde, âgées de 410 à 380 millions d’années. Dans tous les cas, le CO atmosphérique₂ les niveaux n’étaient que 30 à 70 % plus élevés (~ 525 — 715 ppm) qu’aujourd’hui (~ 415 ppm). C’est beaucoup plus bas qu’on ne le pensait auparavant (2000-8000 ppm). ppm signifie parties par million et est l’unité utilisée pour mesurer les concentrations de dioxyde de carbone dans l’air.

L’équipe a utilisé un modèle paléoclimatique pour montrer que la Terre était une planète tempérée avec des températures moyennes de l’air de surface tropicale de 24,1 à 24,6°C.

“Nous avons utilisé un modèle atmosphère-océan entièrement couplé pour découvrir que la Terre avait des pôles recouverts de glace lorsque les forêts ont émergé. Pourtant, les plantes terrestres pourraient prospérer dans les zones tropicales, subtropicales et tempérées”, explique Georg Feulner de l’Institut de Potsdam pour le climat en Allemagne. , co-auteur de l’étude.

La nouvelle étude suggère que les arbres jouent en fait un rôle insignifiant sur le CO atmosphérique₂ niveaux sur des échelles de temps plus longues parce que les premiers arbres avaient des systèmes racinaires plus profonds et produisaient des sols plus développés qui sont associés à une perte de nutriments plus faible. Avec un recyclage plus efficace des éléments nutritifs dans les sols, les arbres ont en fait une demande d’altération plus faible que la végétation arbustive peu profonde qui les a précédés. Cette idée va à l’encontre de la pensée antérieure selon laquelle les arbres avec un système racinaire plus profond favorisaient le CO₂ élimination par altération chimique accrue et dissolution des roches silicatées.

Dahl et ses collègues ont utilisé des modèles du système terrestre pour montrer que des plantes vasculaires primitives ressemblant à des arbustes auraient pu causer une baisse massive du CO atmosphérique₂ plus tôt dans l’histoire, quand ils se sont répandus pour la première fois sur les continents. Le modèle montre que l’écosystème vasculaire aurait simultanément conduit à une augmentation de l’O atmosphérique₂ niveaux.