Depuis que les scientifiques étudient les arbres, nous les classons en deux catégories en fonction du type de bois qu’ils produisent. Les résineux, comme les pins et les sapins, poussent généralement plus vite que les feuillus, comme les chênes et les érables, qui peuvent mettre plusieurs décennies à mûrir et à produire un bois plus dense.
Cependant, notre Recherches récentes a découvert quelque chose de complètement nouveau : une troisième catégorie que nous appelons « bois moyen ». Cette découverte pourrait s’avérer précieuse dans la lutte contre la montée dioxyde de carbone (CO₂) niveaux dans L’atmosphère terrestre — la cause principale de changement climatique.
Les arbres sont des puits de carbone naturels. Cela signifie qu’ils absorbent d’énormes quantités de CO₂ de l’air et les stockent dans leur bois. Le tulipier (Liriodendron tulipifera), également connu sous le nom de peuplier jaune, est un des meilleurs producteurs de carbone. Dans le centre de l’Atlantique américain, les forêts dominées par les tulipiers stockent entre deux et six fois plus de carbone que les forêts où prédominent d’autres espèces. Le tulipier est déjà populaire dans les plantations dans certaines régions d’Asie du Sud-Est et cité comme un bon choix pour la capture du carbone pour les jardiniers et les urbanistes aux États-Unis.
Cette espèce, ainsi que son proche parent le tulipier de Chine (Liriodendron chinense), appartient à une lignée ancienne datant de 50 à 30 millions d’années, une période marquée par des changements importants dans le CO₂ atmosphérique. Seules ces deux espèces survivent. Et jusqu’à récemment, leur chimie et leur structure, qui pourraient nous dire pourquoi ces arbres sont si efficaces pour capturer le carbone, étaient largement inconnues.
Les méthodes traditionnelles d’analyse de la structure interne du bois négligent les différences entre le bois vivant et le bois sec, ce dernier étant beaucoup plus facile à étudier. C’est un problème car, sans eau, le bois au niveau moléculaire changementsLe défi est d’observer le bois qui retient encore son eau.
Nous avons surmonté ce problème en utilisant une technique connue sous le nom de microscopie électronique à balayage à basse température. Laboratoire Sainsbury à l’Université de CambridgeCela nous permet d’observer le bois à l’échelle nanométrique, en voyant des structures plus de 6 000 fois plus petites qu’un seul cheveu humain, tout en préservant l’humidité du bois pour donner une impression plus précise de ce à quoi ressemble le bois lorsque l’arbre est vivant.
L’évolution de la structure du bois
Nous avons étudié divers arbres dans le Jardin botanique de l’Université de Cambridge pour comprendre l’évolution des structures du bois. Nous avons collecté des échantillons vivants de plantes qui représentent des étapes clés de l’histoire de l’évolution. Ces plantes sont à quelques pas du microscope, ce qui nous permet d’examiner les échantillons sans qu’ils ne se dessèchent.
Nous avons constaté que la taille de la macrofibrille, une fibre composée principalement de cellulose, qui est l’élément chimique de base du bois et donne aux plantes la force de pousser en hauteur, varie considérablement entre les bois durs et les bois tendres. Dans les bois durs, comme le chêne et l’érable, la macrofibrille mesure environ 16 nanomètres (nm) de diamètre, tandis que dans les bois tendres comme le pin et l’épinette, elle mesure environ 28 nm. Ces différences pourraient expliquer pourquoi les bois tendres et les bois durs sont différents et pourraient nous aider à comprendre pourquoi certains types de bois stockent mieux le carbone que d’autres.
Comprendre comment le bois a évolué peut nous aider à identifier et à exploiter les plantes qui pourraient atténuer le changement climatique. Le tulipier à lui seul ne nous le dit pas, nous sommes donc remontés plus loin dans le temps et avons examiné les angiospermes basaux, un groupe de plantes à fleurs rares et anciennes qui existent encore comme vestiges des premiers stades de l’évolution des plantes. L’un des membres de ce groupe est Amborella trichopodaqui possède des macrofibrilles plus grandes de 28 nm, ce qui suggère que les macrofibrilles de feuillus sont apparues plus tard que celles des résineux.
Mais quand est-ce que cela s’est produit exactement ?
Pour répondre à cette question, nous avons exploré la famille des magnolias, y compris les magnolias à fleurs violettes. Magnolia liliifloraqui comptent parmi les plus anciennes plantes à fleurs survivantes, connues pour leur beauté ornementale. Celles que nous avons testées ont des macrofibrilles semblables à celles du bois dur, d’un diamètre de 15 à 16 nm, ce qui signifie que le passage du bois tendre au bois dur s’est probablement produit au cours de l’évolution des magnolias.
Le tulipier est un proche parent du magnolia, mais son bois ne correspond pas exactement à la catégorie des bois tendres ou durs. Au lieu de cela, ses macrofibrilles avaient un diamètre d’environ 22 nm, soit à mi-chemin entre les bois durs et les bois tendres. Cette structure intermédiaire était complètement inattendue et nous a conduit à classer le bois du tulipier comme « bois moyen », une toute nouvelle catégorie.
Midwood : un super accumulateur de carbone ?
Au début de l’évolution des tulipiers, les niveaux de CO₂ atmosphérique chutaient d’environ 1 000 parties par million (ppm) à 500 ppm. Cette réduction du CO₂ disponible a peut-être poussé les tulipiers à développer une méthode plus efficace de stockage du carbone, ce qui a donné naissance à leur structure macrofibrillaire unique. Aujourd’hui, cette adaptation contribue probablement à leur capacité exceptionnelle à séquestrer le carbone.
Nous ne pouvons plus supposer, lorsqu’on observe un arbre jusqu’alors non étudié, qu’il appartient aux deux mêmes catégories (résineux ou feuillus) dans lesquelles les scientifiques classent les arbres depuis des années. Le tulipier, avec sa structure de bois moyen, correspond à une attitude « avide de carbone ». Nous cherchons maintenant à savoir si sa structure de bois apparemment unique est la seule raison pour laquelle il est le roi de la capture du carbone, et nous élargissons nos recherches pour découvrir s’il existe d’autres arbres à bois moyen, voire de nouveaux types de bois.
Ces résultats soulignent l’importance de la recherche botanique et le rôle que jouent les collections, comme celles du Jardin botanique de l’Université de Cambridge, dans la découverte de nouvelles connaissances en phytologie. La prochaine fois que vous visiterez un jardin botanique, n’oubliez pas que le règne végétal recèle encore de nombreux mystères qui n’attendent qu’à être découverts.
Cet article édité est republié à partir de La Conversation sous licence Creative Commons. Lire la suite article original.
