vendredi 30 mars 2018

126- Le sol -5- De l'importance des champignons

LE SOL – DE L’IMPORTANCE DES CHAMPIGNONS

Comment les champignons ont aidé à créer la vie telle que nous la connaissons

Sous ce titre « How fungi helped create life as we know it », une équipe de scientifiques de l’Université de Leeds (Royaume Uni) a publié en décembre 2017, un passionnant article sur le rôle des champignons dans le développement de notre planète.

Image personnelle

J’ai trouvé cet article sur une page Facebook que j’apprécie beaucoup et dont j’utilise de temps en temps des publications, « Sols vivants Québec ». Je recommande à tous ceux qui s'intéressent à ces questions de la suivre. Les publications y sont habituellement en français ou en anglais.
Cette remarque est aussi valable pour mon précédent article, sur les OGM http://culturagriculture.blogspot.com.es/2018/03/125-ogm-et-si-on-reecrivait-lhistoire.html, parti d’un échange sur la page Facebook en français « Agroécologie, agronomie et actualité agricole ».


Voici donc l’article, dans son intégralité.

« Aujourd'hui, notre monde est visuellement dominé par les animaux et les plantes, mais ce monde n'aurait pas été possible sans champignons, explique une équipe de scientifiques de l'Université de Leeds.

Les chercheurs ont réalisé des expériences où les plantes et les champignons sont cultivés dans des atmosphères ressemblant à la Terre antique et, en incorporant leurs résultats dans des modèles informatiques, ont montré que les champignons étaient essentiels à la création d'une atmosphère riche en oxygène.

Les humains et les autres mammifères ont besoin de niveaux élevés d'oxygène pour fonctionner, et on pense généralement que la planète a développé une atmosphère riche en oxygène il y a 500 à 400 millions d'années, le dioxyde de carbone étant progressivement photosynthétisé par les premières plantes terrestres.


L'équipe de recherche, les docteurs Katie Field du Centre des Sciences Végétales, Sarah Batterman de l'École de Géographie et Benjamin Mills de l'École de la Terre et de l'Environnement, montrent que les champignons ont joué un rôle essentiel dans l'établissement de l'atmosphère respirable sur Terre en «extrayant» le nutriment phosphore des roches et en le transférant aux plantes pour stimuler la photosynthèse.

La nouvelle recherche montre que la quantité de phosphore transférée aurait pu être très importante dans les conditions atmosphériques antiques et, en utilisant un modèle informatique du «système terrestre», l'équipe a montré que les champignons avaient eu le pouvoir de modifier radicalement l'atmosphère antique.

Relation vitale

Alors que la majorité des plantes modernes peuvent récolter leurs nutriments directement des sols à travers leurs racines, les premières formes de vie végétale étaient confrontées à un climat totalement différent, n’avaient pas de racines et étaient non-vasculaires, ce qui signifie qu'elles ne pouvaient pas retenir l'eau ou la déplacer autour de leur système.

Le «sol» avec lequel elles étaient en contact était un produit minéral dépourvu de matière organique, raison pour laquelle leurs relations avec les champignons étaient si importantes.

Les champignons ont la capacité d'extraire les éléments minéraux des roches sur lesquelles ils poussent par un processus connu sous le nom d'altération biologique. Les champignons produisent des acides organiques qui aident à dissoudre les roches et les éléments minéraux qu'ils traversent.

En extrayant ces minéraux et en les transmettant aux plantes pour favoriser leur croissance, les champignons recevaient en retour le carbone produit par les plantes grâce à la photosynthèse du dioxyde de carbone de l'atmosphère.

Échange gazeux

Des expériences de laboratoire menées par l'équipe de Leeds ont montré que différents champignons antiques, qui existent encore aujourd'hui, ont conduit ces échanges à des rythmes différents, qui ont influencé les vitesses variées auxquelles les plantes produisaient de l'oxygène.

À son tour, cela a affecté la vitesse à laquelle l'atmosphère a évolué d’un état beaucoup plus riche en dioxyde de carbone, pour devenir semblable à l'air que nous respirons aujourd'hui.


Le Dr. Field explique: "Nous avons utilisé un modèle informatique pour simuler ce qui aurait pu arriver au climat durant l'ère paléozoïque si les différents types de symbioses primitives plantes-champignons étaient inclus dans les cycles globaux du phosphore et du carbone.

"Nous avons découvert que l'effet était potentiellement considérable, avec les différences d'échange plante-champignon carbone-pour-nutriments qui ont grandement modifié le climat de la Terre grâce à la diminution du CO2, utilisé par les plantes pour la photosynthèse, modifiant considérablement l’évolution de l'augmentation de l'oxygène dans l'atmosphère.

Le Dr. Mills affirme: "La photosynthèse par les plantes terrestres est finalement responsable de la moitié de la production d'oxygène sur Terre, et nécessite du phosphore, mais nous avons actuellement une mauvaise compréhension de la manière dont fonctionne l'approvisionnement global de ce nutriment pour les plantes.

«Les résultats de l'inclusion de données sur les interactions fongiques représentent une avancée significative dans notre compréhension du développement précoce de la Terre, et notre travail montre clairement l'importance des champignons dans la création d'une atmosphère riche en oxygène.

Le Dr. Batterman ajoute: "Notre étude montre que de minuscules organismes tels que les champignons peuvent avoir des effets majeurs sur l'environnement global. Notre découverte essentielle est que la nature de la relation entre les champignons et les plantes aurait pu transformer le dioxyde de carbone atmosphérique, l'oxygène et finalement le climat global de manières très différentes, selon le type de champignons présents. "

L'article complet, "Nutrient acquisition by symbiotic fungi governs Palaeozoic climate transition," a été publié dans Philosophical Transactions of the Royal Society B.


Ces travaux montrent l’importance critique des champignons du sol, ces organismes microscopiques, encore mal connus des scientifiques, peu connus des professionnels et totalement méconnus du grand public.


Nos pratiques agricoles ont des conséquences très directes sur leur vie et leur action.
Elles doivent poursuivre leur évolution et leur prise en considération, chaque jour plus grandes, de leurs répercussions environnementales.

On peut ainsi parler du travail des sols, qui agit directement sur leur vie et sur la biodiversité qu’ils abritent. Toutes les techniques de production visant à réduire le labour sont favorables. Et quoi qu’en pensent certains, l’utilisation des herbicides n’est pas du tout un contresens écologique. Il est presque toujours préférable d’utiliser une dose ajustée d’un herbicide judicieusement placé, plutôt que d’avoir recours systématiquement à des labours parfois extrêmement préjudiciables.

On peut aussi parler des fertilisants chimiques, qui peuvent agir à l’encontre des sols. Mais il ne faut pas oublier que certains fertilisants naturels, comme les lisiers ou les fumiers frais, ont aussi des effets préjudiciables. Encore une fois, ce n’est pas la fertilisation en soi qui est problématique, c’est en général le dosage et la périodicité des apports qui peut occasionner des dégâts environnementaux. Comme presque toujours, c’est une question d’équilibre.

On peut enfin parler des pesticides, dont les excès de concentration portent aussi préjudice à la vie du sol. Il faut ici préciser que les pires pesticides ne sont pas forcément des pesticides de synthèse. Je veux dire que la manière dont les pesticides sont produits n’a pas de rapport avec leur dangerosité pour la vie des sols. C’est leur persistance, leur lenteur à la décomposition, ainsi bien sûr que leur toxicité directe, qui vont avoir un effet indésirable. Certains pesticides de synthèse sont préjudiciables, mais aussi certains pesticides autorisés en agriculture biologique. C’est ainsi que le pire des pesticides par rapport à la vie des sols est un fongicide très largement utilisé en bio, tout comme en conventionnel, le cuivre, qui ne se décompose pas et s’accumule inexorablement.

Nos sols sont la base de notre présent et surtout de notre avenir alimentaire. Nous devons tous prendre conscience de leur importance et surtout de leur fragilité.

Mais cessons de tout placer sur le plan idéologique. L’agriculture biologique n’est pas une fin en soi. C’est une des voies qui permettra une préservation, et même une restauration des sols dégradés. Mais ce n’est pas la seule. On peut ainsi parler de l’agriculture de conservation et de la production intégrée (aussi appelée production raisonnée).
L’agroécologie, telle qu’elle est actuellement en cours de développement en France grâce à un projet politique et sociétal ambitieux, peut concilier dans un objectif commun, la plupart des formes d’agriculture.
A condition que l’idéologie ne l’emporte pas sur la raison et le pragmatisme.

Image : https://www.regenerativedesigngroup.com/wp-content/uploads/2017/12/soil-header-1.jpg

126- El suelo -5- De la importancia de los hongos

EL SUELO – DE LA IMPORTANCIA DE LOS HONGOS

Como los hongos han ayudado a crear la vida tal como la conocemos

Bajo este título “How fungi helped créate life as we know it”, un equipo de científicos de la Universidad de Leeds (Reino Unido) publicó en diciembre 2017, un apasionante artículo sobre el papel d los hongos en el desarrollo de nuestro planeta. https://phys.org/news/2017-12-fungi-life.html

Imagen personal

Encontré este artículo en una página de Facebook que me gusta mucho y de la que utilizo a veces algunos artículos, “Sols Vivants Québec” (Suelos Vivos Quebec). Recomiendo seguirla a todos los que están interesados en esas cuestiones. Las publicaciones son habitualmente en francés o en inglés.
Este observación también es válida para mi anterior artículo, sobre OGMs http://culturagriculture.blogspot.com.es/2018/03/125-ogm-y-si-se-reescribia-la-historia.html, iniciado desde un intercambio en la página de Facebook en francés “Agroécologie, agronomie et actualité agricole” (Agroecología, agronomía y actualidad agrícola).


A continuación el artículo, en su totalidad.

“Hoy por hoy nuestro mundo es visualmente dominado por los animales y por las plantas, pero este mundo no habría sido posible sin hongos, explica un equipo de científicos de la Universidad d Leeds.

Los investigadores han realizado experiencias en las que las plantas y los hongos se cultivan en atmósferas que se parecen a la antigua Tierra e, incorporando sus resultados en modelos informáticos, han demostrado que los hongos eran esenciales a la creación de una atmósfera rica en oxígeno.

Los humanos y los otros mamíferos necesitan niveles elevados de oxígeno para funcionar, y se piensa en general que el planeta ha desarrollado un atmosfera rica en oxígeno hace 500 a 400 millones de años, el dióxido de carbono siendo progresivamente fotosintetizado por las primeras plantas terrestres.


El equipo de investigación, los doctores Katie Field del Centro de Ciencias Vegetales, Sarah Batterman de la Escuela de Geografía y Benjamin Mills de la Escuela de la Tierra y del Medioambiente, demuestran que los hongos han jugado un papel esencial en el establecimiento de una atmósfera respirable en la Tierra, extrayendo el nutrimento fósforo de las rocas y transferándolo a las plantas para estimular la fotosíntesis.

La nueva investigación enseña que la cantidad de fósforo transferida podría haber sido muy importante en las condiciones atmosféricas antiguas y, empleando un modelo informático del “sistema terrestre”, el equipo demostró que los hongos habían tenido el poder de radicalmente modificar la atmosfera antigua.

Relación vital

Cuando la mayoría de las plantas modernas pueden cosechar sus nutrientes directamente en los suelos por sus raíces, las primeras formas de vida vegetal se encontraban confrontadas a un clima totalmente diferente, no tenían raíces y eran no-vasculares, lo que significa que no podían retener el agua o moverla alrededor de su sistema.

El “suelo” con el que estaban en contacto era un producto mineral desprovisto de materia orgánica, razón por la cual sus relaciones con los hongos eran tan importantes.

Los hongos tienen la capacidad de extraer los elementos minerales de las rocas en las que crecen por un proceso conocido bajo el nombre de alteración biológica. Los hongos producen ácidos orgánicos que ayudan a disolver las rocas y los elementos minerales que atraviesan.

A cambio de la extracción de esos minerales y su transmisión a las plantas para favorecer su crecimiento, los hongos recibían el carbono producido por las plantas gracias a la fotosíntesis del dióxido de carbono de la atmósfera.

Intercambio gaseoso

Experiencias de laboratorios conducidas por el equipo de Leeds han demostrado que distintos tipos de hongos antiguos, que todavía existen hoy, han conducido esos cambios a ritmos distintos, que han influido en las velocidades variadas con las que las plantas producían oxígeno.

A su vez, ha afectado a la velocidad con la que la que la atmosfera ha evolucionado desde un estado mucho más rico en dióxido de carbono, para evolucionar hacia el aire que hoy respiramos.


El Dr. Field explica: “Hemos utilizado un modelo informático para simular lo que podría haber ocurrido al clima durante la Era Paleozoico si los diferentes tipos de simbiosis primitivas plantas-hongos eran incluidas en los siclos globales del fósforo y del carbono.           

“Hemos descubierto que el efecto era potencialmente considerable, con las diferencias de intercambios planta-hongo carbono-contra-nutrimento que han modificado mucho el clima de la Tierra gracias a la diminución del CO2, utilizado por las plantas para la fotosíntesis, modificando considerablemente la evolución del aumento del oxígeno en la atmósfera.                  
El Dr. Mills afirma: “La fotosíntesis por las plantas terrestres es finalmente responsable de la mitad de la producción de oxígeno en la Tierra, y necesita fósforo     , pero tenemos hoy una mala comprensión de la manera en que funciona el abastecimiento global de este nutriente para las plantas.

“Los resultados de la inclusión de datos sobre las interacciones fúngicas representan un adelanto significativo de nuestra comprensión del desarrollo precoz de la Tierra, y nuestro trabajo muestra claramente la importancia de los hongos en la creación de un atmosfera rica en oxígeno.

El Dr. Batteman añade: “Nuestro estudio muestra que diminutos organismos tales como los hongos pueden tener efectos de gran magnitud en el entorno global. Nuestro descubrimiento esencial es que la naturaleza de la relación entre los hongos y las plantas podría haber transformado el dióxido de carbono atmosférico, el oxígeno y finalmente el clima global de maneras muy diferentes, en función del tipo de hongos presentes”.

El artículo completo “Nutrients acquisition by symbiotic fungi governs Palaeozoic climate transition” ha sido publicado en Philosophical Transactions of the Royal Society B.

Esos trabajos demuestran la importancia crítica de los hongos de suelo, esos organismos microscópicos, todavía mal conocidos por los científicos, poco conocidos por los profesionales, y totalmente desconocidos por el gran público.


Nuestras prácticas agrícolas tienen consecuencias muy directas sobre su vida y su acción.
Deben seguir su evolución y su toma en consideración, cada vez mayores, de sus repercusiones medioambientales.

Se puede hablar del trabajo de los suelos, que actúa directamente sobre su vida y sobre la biodiversidad que albergan. Todas las técnicas de producción enfocadas a reducir el laboreo son favorables. Y, por mucho que piensen algunos, el empleo de los herbicidas no es en absoluto un contrasentido ecológico. Es casi siempre preferible emplear una dosis ajustada de un herbicida bien situado, en vez de tener que recurrir sistemáticamente a laboreos a veces extremadamente dañinos.

También se puede hablar de fertilizantes químicos, que pueden actuar de manera negativa sobre los suelos. Pero no hay que olvidar que algunos fertilizantes naturales, como los purines o los estiércoles frescos también tienen efectos dañinos. Una vez más, no es la fertilización en sí que es problemática, en general es la dosificación y la periodicidad de los aportes que puede ocasionar daños medioambientales. Como casi siempre, es una cuestión de equilibrio.

Y finalmente se puede hablar de pesticidas, cuyos excesos de concentración perjudican la vida del suelo. Aquí, hay que indicar que los peores pesticidas no siempre son los pesticidas sintéticos. Quiero decir que la manera de fabricar los pesticidas no tiene relación con los riesgos que presentan para la vida de los suelos. Es su persistencia, su lentitud de degradación, así como por supuesto, su toxicidad directa, que van a tener un efecto indeseable. Algunos pesticidas sintéticos son perjudicial, pero también algunos pesticidas autorizados en agricultura ecológica. Tanto es así que el peor de los pesticidas frente a la vida de los suelos es un fungicida muy ampliamente empleado en agricultura ecológica, así como en agricultura convencional, el cobre, que no se descompone y se acumula inexorablemente.

Nuestros suelos son la base de nuestro presente y sobre todo de nuestro futuro alimenticio. Todo tenemos concienciarnos de su importancia y sobre todo de su fragilidad.

Pero dejemos de ponerlo todo en el nivel ideológico. La agricultura ecológica no es un fin en sí misma. Es una de las vías que permitirá la preservación, e incluso la recuperación de los suelos degradados. Pero no es la única. También se puede hablar de agricultura de conservación y de producción integrada.
La agroecología, tal como está actualmente en fase de desarrollo en Francia gracias a un proyecto político y societal ambicioso, puede conciliar en un objetivo común, la mayoría de las formas de agricultura.
Siempre que la ideología no prevalezca sobre la razón y el pragmatismo.

Imagen: https://www.regenerativedesigngroup.com/wp-content/uploads/2017/12/soil-header-1.jpg

126- The soil -5- About the importance of fungi

THE SOIL – ABOUT THE IMPORTANCE OF FUNGI

How fungi helped create life as we know it

Under the title "How fungi helped create life as we know it", a team of scientists from the University of Leeds (United Kingdom) published in December 2017, an exciting article on the role of fungi in the development of our planet.

Personal picture

I found this article on a Facebook page that I like very much and from time to time I use publications, "Sols Vivant Québec" (Living Soils Quebec). I recommend that anyone interested in these issues follow it. The publications are usually in French or English.
This remark is also valid for my previous article on GMOs http://culturagriculture.blogspot.com.es/2018/03/125-gmos-what-if-story-was-rewritten.html, part of an exchange on the French Facebook page "Agroécologie, agronomie et actualité agricole" (Agroecology, agronomy and agricultural actuality).


Here is the article, in its entirety.

“Today our world is visually dominated by animals and plants, but this world would not have been possible without fungi, say University of Leeds scientists.

Researchers have carried out experiments where plants and fungi are grown in atmospheres resembling the ancient Earth and, by incorporating their results into computer models, have shown that fungi were essential in the creation of an oxygen-rich atmosphere.

Humans and other mammals require high levels of oxygen to function, and it is generally thought that the planet developed an oxygen-rich atmosphere around 500 to 400 million years ago, as carbon dioxide was gradually photosynthesised by the first land plants.


The research team: Dr. Katie Field from the Centre for Plant Sciences, Dr. Sarah Batterman from the School of Geography and Dr. Benjamin Mills from the School of Earth and Environment, show that fungi played a critical part in establishing the breathable atmosphere on Earth by "mining" the nutrient phosphorus from rocks and transferring it to plants to power photosynthesis.

The new research shows that the amount of phosphorus transferred could have been very large under the ancient atmospheric conditions, and, using an "Earth system" computer model, the team show that fungi had the power to dramatically alter the ancient atmosphere.

Vital relationship

While many modern plants can gather their nutrients direct from soils through their roots, the earliest forms of plant life faced an entirely different climate, did not have roots and were non-vascular, meaning they could not hold water or move it around their system.

The "soil" they came into contact with was a mineral product lacking in organic matter, which is why their relationships with fungi were so important.

Fungi have the ability to extract minerals from the rocks they grow on through a process known as biological weathering. The fungi express organic acids which help to dissolve the rocks and mineral grains they grow across.

By extracting these minerals and passing them on to plants to aid the plants' growth, the fungi in return received the carbon the plants produced as they photosynthesised carbon dioxide from the atmosphere.

Gas exchange

Lab experiments undertaken by the Leeds team have shown that different ancient fungi, which still exist today, conducted these exchanges at different rates, which influenced the varied speeds at which plants produced oxygen.

In turn this affected the speed at which the atmosphere changed from being much more rich in carbon dioxide to becoming similar to the air we breathe today.


Dr. Field said: "We used a computer model to simulate what might have happened to the climate throughout the Palaeozoic era if the different types of early plant-fungal symbioses were included in the global phosphorus and carbon cycles.

"We found the effect was potentially dramatic, with the differences in plant-fungal carbon-for-nutrient exchange greatly altering Earth's climate through plant-powered drawdown of CO2 for photosynthesis, substantially changing the timing of the rise of oxygen in the atmosphere."

Dr. Mills said: "Photosynthesis by land plants is ultimately responsible for about half of the oxygen generation on Earth, and requires phosphorus, but we currently have a poor understanding of how the global supply of this nutrient to plants works.

"The results of including data on fungal interactions present a significant advance in our understanding of the Earth's early development. Our work clearly shows the importance of fungi in the creation of an oxygenated atmosphere."

Dr. Batterman added: "Our study shows tiny organisms such as fungi can have major effects on the global environment. Our critical finding was that the nature of the relationship between fungi and plants could have transformed the atmospheric carbon dioxide, oxygen and ultimately global climate in very different ways, depending on the type of fungi present."

The full paper, "Nutrient acquisition by symbiotic fungi governs Palaeozoic climate transition," is published in Philosophical Transactions of the Royal Society B.

This work shows the critical importance of soil fungi, these microscopic organisms, still poorly known by scientists, little known to professionals and totally unknown to the general public.


Our farming practices have very direct consequences for their lives and their actions.
They must continue to evolve and take into account, each day greater, their environmental consequences.

We can talk about tillage, which acts directly on soils life and on the biodiversity they shelter. All production techniques aimed at reducing plowing are favorable. And whatever some people think, the use of herbicides is not at all an ecological nonsense. It is almost always preferable to use an adjusted dose of a judiciously placed herbicide, rather than systematic plowing that is sometimes extremely degrading.

We can also talk about chemical fertilizers, which can act against soils. But we must not forget that certain natural fertilizers, such as liquid or fresh manure, also have detrimental effects. Again, it is not the fertilization itself that is problematic, it is usually the dosage and periodicity of inputs that can cause environmental damage. As almost always, it's a question of balance.

Finally, we can talk about pesticides, whose excessive concentration also affects the life of soils. It should be noted here that the worst pesticides are not only synthetic pesticides. I mean that the way pesticides are produced has no relation with their dangerousness to the life of soils. It is their persistence, their slowness to decomposition, and of course their direct toxicity, which will have an undesirable effect. Some synthetic pesticides are harmful, but also some pesticides authorized in organic farming. Thus the worst pesticide in relation to life of soils is a fungicide very widely used in organic, as in conventional farming, copper, which does not break down and accumulates inexorably.

Our soils are the basis of our present and especially of our food future. We must all be aware of their importance and especially their fragility.

But let's stop placing everything on the ideological plan. Organic is not an end in itself. This is one of the ways that will allow preservation and even restoration of degraded soils. But it is not the only way. We can talk about conservation agriculture and integrated production.
Agroecology, as it is currently being developed in France thanks to an ambitious political and societal project, can reconcile in a common objective, most forms of agriculture.
Provided that ideology does not prevail over reason and pragmatism.

Picture: https://www.regenerativedesigngroup.com/wp-content/uploads/2017/12/soil-header-1.jpg

mardi 27 mars 2018

63- Le sol -2- Les racines

LE SOL - LES RACINES

La revue National Geographic a publié, il y a quelques semaines, un joli article intitulé «Digging deep reveals the intricate world of roots» (Creuser profondément révèle le monde complexe des racines), écrit par Becky Harlan. https://www.nationalgeographic.com/photography/proof/2015/10/15/digging-deep-reveals-the-intricate-world-of-roots/ 


Les travaux dont elle parle concernent des plantes vivaces herbacées, et ont à la fois un objectif scientifique d'étude du développement des racines et de leur prospection du sol par le Dr Jerry Glover du Land Institute in Salina, Kansas, et un but artistique et didactique de démonstration par le photographe Jim Richardson.

Le Dr. Jerry Glover lave les racines avec un jet d'eau faible pour n'abimer aucune racine (Photo Jim Richardson)

Je vous conseille la lecture de cet article, en anglais, même si vous ne maitrisez pas bien la langue, ne serait-ce que pour admirer toutes les incroyables les photos de systèmes racinaires entiers. La partie cachée des plantes est vraiment très spectaculaire.

Notez tout de même que ces photos ne sont pas réellement représentatives de l’architecture naturelle des racines. En effet, à la fois pour les besoins de l’étude et pour les besoins du photographe, les plantes se sont développées dans des grands tubes de PVC en guise de pots, sans concurrence ni difficulté particulière. Les systèmes racinaires obtenus sont une sorte de potentiel idéal, tout à fait utilisable par le scientifique et l’artiste. Dans la nature, les difficultés rencontrées (hétérogénéité du sol, parasites, problèmes climatiques, agressions diverses, concurrences avec d’autres plantes) auraient donné des systèmes racinaires sans doute très différents. Ce qui ne retire absolument rien à leur beauté et à leur utilité.


Il est très intéressant d'observer que finalement, la plante ressemble à un iceberg, dont la partie la plus volumineuse ne se voit pas.
Les racines prospectent le sol pour alimenter la plante, et sont capables de descendre à des profondeurs insoupçonnées, si le sol le lui permet.


Photo extraite de l'article du National Geographic

Les racines les plus profondes connues sont celles d'un figuier sauvage dans le Transvaal, en Afrique du Sud, qui descendent à 120 mètres de profondeur, et celles d'un orme anglais à 110 mètres. Un seul plant de seigle d'hiver peut produire 623 km de racines minuscules. Le système racinaire le plus étendu, connu à ce jour, est celui d'un tremble du Canada, qui couvre 43 hectares, et pèse 6000 tonnes. Autrement dit, cet arbre se situe au centre d’une aire occupée par ses propres racines d’environ 750 mètres de diamètre !!! (Source de ces informations : http://www.lesarbres.fr/records.php)

Le monde des racines est insoupçonné et fondamentalement important.

Car les racines ont des rôles divers, nombreux et fondamentaux dans la vie du sol et des écosystèmes en général.
Certains de ces rôles sont bien connus, d’autres beaucoup moins.
-       Ancrage des plantes. Cela leur permet de résister au vent, aux pluies, à l’érosion.
-       Alimentation des plantes. C’est à partir des racines que les plantes prélèvent la plus grande partie de l’eau et des éléments nutritifs dont elles ont besoin.
-       Organe de survie. Beaucoup de plantes (mais pas toutes cependant), sont capables de recréer leur partie aérienne à partir de leur système racinaire, suite à un incendie, au gel ou à certaines agressions externes.
-       Stabilisateur des sols. La présence des très denses réseaux de racines permet de stabiliser les sols et d’en réduire ou empêcher l’érosion. La déforestation a souvent comme conséquence la désertification par disparition de la partie la plus fertile et stable du sol.
-       Structurant des sols. La prospection racinaire produit des galeries qui, lorsque la racine meurt et disparait, sert à l’aération du sol, à la circulation de l’eau, aux mouvements des microorganismes du sol. Ce rôle permet, par exemple, d’améliorer la biodiversité et le stockage du carbone.

La vie d’une racine dans le sol est loin d’être une partie de plaisir. Elle va subir toutes sortes d’agressions, dues au climat (gel, inondations et asphyxie, sécheresse et ruptures par fissuration des sols), dues aux rongeurs, aux maladies, aux insectes, aux nématodes. A chaque fois qu’une racine va être amputée, la plante va lutter en en produisant une autre. Sa survie passe par la régénération permanente.

Les racines n’ont pas toutes le même rôle dans le sol. On peut en particulier distinguer
-       Les racines superficielles, souvent fines et extrêmement nombreuses, connectées très près de la partie aérienne de la plante, chargées d’absorber les éléments nutritionnels libérés par la minéralisation de la matière organique, qui se produits dans les 40 premiers centimètres du sol, en général,
-       Les racines profondes, connectées à de grosses racines qui descendent vers les grandes profondeurs du sol, chargées en particulier de l’alimentation en eau qu’elles vont chercher aussi profondément que nécessaire.


L’agronomie traditionnelle a largement étudié le mode de pénétration des éléments nutritionnels de la solution du sol vers l’intérieur des poils absorbants, ces milliards de minuscules racines qui jouent un rôle prépondérant dans la vie de la plante. On connait donc relativement bien la relation de la racine avec son environnement minéral.


Photo extraite de l'article du National Geographic

Ce qu’on connait par contre très mal, c’est la relation de la racine avec son environnement biologique. Je vous ai parlé très récemment de la relation entre les plantes fixatrices d’azote et le rhizobium dans un bénéfice mutuel. Je vous parlerai un jour des mycorhizes, ces champignons microscopiques du sol, qui vivent en symbiose avec les plantes, en utilisant les bénéfices de la photosynthèse, en échange d’une transformation du phosphore du sol que la plante a beaucoup de mal à absorber seule.
Il existe de très nombreux autres microorganismes dans le sol, dont on ne connait pas les interactions avec les plantes. Ils jouent pourtant un rôle méconnu mais probablement très important, à la fois dans la vie des sols et dans la vie des plantes.

C’est donc une très bonne nouvelle, que d’apprendre que plusieurs équipes scientifiques américaines vont recevoir des fonds importants pour financer la recherche sur ces relations, en travaillant sur le panic érigé (Panicum virgatum). http://www.ardmoreite.com/article/20151213/NEWS/151219821  

Cette graminée vivace, native d’Amérique du Nord, longtemps considérée comme mauvaise herbe, largement éliminée pour céder la place au maïs et au blé, et dotée d’un système racinaire très puissant, représente une culture potentielle intéressante pour l’avenir. C’est une grande consommatrice de carbone, et une plante dont les potentialités vont de la biomasse à l’alimentation du bétail, avec la capacité de pousser sur des terres peu fertiles. Son très grand développement permet d’obtenir des volumes importants de récolte avec peu de ressources.
Elle rentre dans la catégorie des céréales vivaces qui pourraient trouver une nouvelle place dans une agriculture d’avenir, moins consommatrice de ressources hydriques, nutritionnelles et de terres fertiles.

Bref, dans années, nous en saurons un peu plus sur ces interactions. Ces découvertes influenceront très certainement profondément  l’agriculture dans sa gestion des sols, des ressources hydriques et dans la nutrition végétale.


JOYEUX NOEL !
Image de Michael Halbert

63- The soil -2- Roots

THE SOIL – ROOTS

A few weeks ago, National Geographic published a nice article "Digging deep Reveals the intricate world of roots", written by Becky Harlan.
https://www.nationalgeographic.com/photography/proof/2015/10/15/digging-deep-reveals-the-intricate-world-of-roots/ 

The studies she speaks about concern herbaceous perennials, and have both a scientific objective, studying roots development and their exploration of the soil by Dr. Jerry Glover of the Land Institute in Salina, Kansas, and an artistic and didactic purpose demonstration by photographer Jim Richardson.

Dr. Jerry Glover washing roots with a soft water jet, no to break any root (photo Jim Richardson)

I recommend the reading of this article, if only to admire all the amazing photos of whole root systems. The hidden part of plants is really spectacular.

Note, however, that these photos are not really representative of the natural architecture of the roots. In fact, both for the purposes of the study and for the purposes of the photographer, plants were grown in large PVC tubes as a vase, without particular difficulty or competition. Obtained root systems are a kind of ideal potential, quite usable by both the scientist and the artist. In nature, the difficulties (heterogeneity of soil, pests, climate problems, various attacks, competition with other plants) would have given root systems probably very different. What doesn't remove absolutely nothing from their beauty and usefulness.


It is very interesting to observe that finally, the plant looks like an iceberg, the largest part is not seen.
Roots are prospecting the soil for feeding the plant, and are able to descend to unsuspected depths, if the soil permits.
Photo from the article of National Geographic

The deepest known roots are those of a wild fig in the Transvaal, South Africa, down to 120 meters deep, and those of an English elm 110 meters. One winter rye plant can produce 623 km of tiny roots. The most extensive root system known to date is that of a trembling aspen of Canada, which covers 43 hectares, and weighs 6000 tons. In other words, this tree is at the center of an area occupied by its own roots of about 750 meters in diameter!!! (Source of this information: http://www.lesarbres.fr/records.php )

The roots world is unsuspected and fundamentally important.

Because roots have diverse, numerous and fundamental roles in soil life and ecosystems in general.
Some of these roles are well known, others less so.
- Anchoring plants. This allows them to withstand wind, rain, erosion.
- Feeding plants. This is from the roots the plants collect most of the water and nutrients they need.
- Body of survival. Many plants (not all though), are able to recreate their aerial part from their root system, following a fire, frost or certain external attacks.
- Soil Stabilizer. The presence of very dense root lattices can stabilize the soil and reduce or prevent erosion. Deforestation often results in desertification by disappearance of the most fertile and stable part of the soil.
- Structuring soil. Root prospecting products galleries which, when the root dies and disappears serves to aerate the soil, for movement of water, for movement of soil microorganisms. This role allows, for example, improve biodiversity and carbon storage.

The life of a root in the soil is far from a cakewalk. It will undergo all kinds of aggressions, due to climate (frost, floods and asphyxia, drought and breaks by soil cracking) due to rodents, disease, insects, and nematodes. Whenever a root will be amputated, the plant will fight by producing another. Its survival involves the permanent regeneration.


Photo from the article of National Geographic

Roots do not all have the same role in the soil. One can distinguish in particular
- Superficial roots often extremely fine and numerous, closely connected to the aerial part of the plant, responsible for absorbing nutrients released by the mineralization of organic matter, which is generally produced in the first 40 centimeters of the soil,
- Deep roots, connected to large roots that descend to great depths of the soil, loaded particularly with water supply they will look as deeply as necessary.

Agronomy has traditionally widely studied the mode of penetration of nutrients from the soil solution within the absorbent hairs, these billions of tiny roots which play a major role in the life of the plant. So we know relatively well the root relationship with its mineral environment.

What we know by cons very wrong is the relationship of the root with its biological environment. I spoke recently about the relationship between nitrogen-fixing plants and rhizobia in mutual benefit. I will tell you one day about mycorrhizae, these microscopic soil fungi that live in symbiosis with plants, using the benefits of photosynthesis, in exchange for a transformation of soil phosphorus that the plant is struggling to absorb alone.
There are very many other microorganisms in the soil, whose interactions with plants are not known. They nevertheless play an unknown but probably very important role, both in the life of soils and plant life.

This is very good news, to learn that several American scientific teams will receive significant funds for research on these relationships, working on switchgrass (Panicum virgatum). http://www.ardmoreite.com/article/20151213/NEWS/151219821

This perennial grass, native to North America, long considered weed, largely eliminated to make way for maize and wheat, and with a very strong root system, represents an interesting potential crop for the future. It is a large consumer of carbon, and a plant whose potential is biomass and animal feed, with the ability to grow on marginal land. Its very great development provides significant volumes of crop with few resources.
It falls into the category of perennial grains that could find a new place in the agriculture of the future, consuming less water resources, nutrition and fertile land.

In short, in years, we'll know a little more about these interactions. These findings certainly deeply influence agriculture in its management of soils, water resources and plant nutrition.


MERRY CHRISTMAS!
Picture from  Michael Halbert