Niche constraints drive differences between mycorrhizal fungal guilds in future range shifts

Sous nos pieds, dans le sol sombre des forêts, des champs et des jardins, vit un vaste réseau invisible de champignons. Il ne s'agit pas des champignons que nous voyons surgir après une pluie, mais d'organismes filamenteux qui forment des partenariats intimes avec les racines des plantes. Les scientifiques les appellent champignons mycorhiziens. Ils agissent comme une extension du système racinaire de la plante, s'étendant pour collecter l'eau et les nutriments que la plante ne peut pas accéder par elle-même. En retour, la plante nourrit les champignons avec les sucres produits par la lumière du soleil. Cet échange est si fondamental qu'il se produit dans quatre-vingt-dix pour cent de toutes les espèces végétales sur Terre, faisant de ces champignons des ingénieurs essentiels de l'écosystème mondial. Ils aident à réguler la quantité de carbone que la planète stocke et la manière dont les nutriments circulent dans le sol. Pourtant, malgré leur importance, nous savons très peu de choses sur l'endroit où vivent ces champignons, sur l'étendue de leur territoire ou sur la façon dont ils réagiront à mesure que le monde se réchauffe.

Une nouvelle étude a commencé à combler ce immense fossé dans nos connaissances en cartographiant les demeures de centaines de ces partenaires fongiques. Les chercheurs ont recueilli une quantité stupéfiante de données — plus de 115 000 échantillons d'ADN fongique collectés dans les sols et les racines du monde entier. À l'aide de ces données, ils ont créé un atlas détaillé de l'existence actuelle de 651 types communs de ces champignons. Ils ont ensuite utilisé des modèles informatiques pour prédire comment ces aires de répartition vivantes changeront au cours du siècle à venir avec le changement climatique. Le travail révèle que tous les champignons ne sont pas bâtis de la même manière. Certains sont des généralistes, à l'aise dans une grande variété de conditions, tandis que d'autres sont des spécialistes, prospérant uniquement dans des environnements très spécifiques. Cette différence de flexibilité déterminera quels champignons survivront aux changements à venir et lesquels auront du mal à trouver un endroit où vivre.

Les chercheurs se sont concentrés sur deux groupes principaux de ces champignons. Le premier groupe, connu sous le nom de champignons mycorhiziens à arbuscules, est une lignée ancienne qui s'associe à une vaste gamme de plantes, des graminées aux arbres tropicaux. Le second groupe, appelé champignons ectomycorhiziens, est plus diversifié et a tendance à s'associer à des arbres comme les pins, les chênes et les bouleaux. En analysant les conditions environnementales où chaque type a été trouvé, l'équipe a découvert que ces deux groupes occupent des mondes très différents. Les champignons à arbuscules sont les voyageurs du sol ; on les trouve dans une gamme beaucoup plus large de températures, de régimes de précipitations et de types de sols. Ils peuvent vivre dans des forêts tropicales chaudes et humides ainsi que dans des régions plus sèches et plus fraîches. En revanche, les champignons ectomycorhiziens sont plus exigeants. Ils ont tendance à se regrouper dans des biomes plus froids et plus secs, tels que les forêts boréales du nord et les zones tempérées froides. Leurs habitats sont plus restreints et ils sont moins capables de tolérer un large spectre de conditions environnementales.

Cette différence de flexibilité s'étend à ce qui motive leur présence dans un lieu spécifique. Pour les champignons ectomycorhiziens, le climat est la force dominante. Les modèles de température et de précipitations sont les clés principales qui déverrouillent l'endroit où ils peuvent croître. Leur existence est étroitement liée à la météo. Les champignons à arbuscules, cependant, sont influencés par un mélange plus complexe de facteurs. Bien que le climat compte pour eux, leur distribution est également fortement façonnée par le sol local, le type de plantes poussant en surface, et même l'activité humaine comme les brûlis ou l'utilisation des terres. Ils sont moins dépendants du climat global et plus sensibles aux détails immédiats de leur voisinage local. Cela suggère que les champignons à arbuscules possèdent une « niche » plus large, terme que les scientifiques utilisent pour décrire la gamme complète de conditions qu'une espèce peut tolérer. Les champignons à arbuscules peuvent gérer une variété de situations bien plus grande que leurs homologues ectomycorhiziens.

L'étude a ensuite regardé vers l'avenir, utilisant des scénarios climatiques futurs pour voir comment ces aires de répartition pourraient changer. Les modèles prédisent une tendance alarmante : l'espace vital approprié pour ces champignons va rétrécir pour presque tous d'entre eux. Sous un scénario de hautes émissions, où les niveaux de gaz à effet de serre continuent de grimper sans entrave, la zone totale où ces champignons peuvent survivre devrait diminuer de près de quatorze pour cent. Cela représente une perte d'environ 2,2 millions de kilomètres carrés d'habitat. Cette perte n'est pas partagée équitablement entre les deux groupes. Les champignons ectomycorhiziens, avec leurs niches plus étroites et plus dépendantes du climat, devraient être les plus durement touchés. Leurs aires de répartition appropriées devraient se contracter d'environ vingt-six pour cent en moyenne. Les champignons à arbuscules, dotés d'une tolérance plus large, perdront également du terrain, mais leurs aires devraient rétrécir selon une marge plus faible, environ sept pour cent.

Les chercheurs ont découvert que les champignons ayant les niches les plus petites et les plus spécifiques sont ceux les plus vulnérables à ces changements. Pour le groupe ectomycorhien, il existe un lien clair : plus les préférences environnementales d'un champignon sont limitées, plus sa zone de répartition est susceptible de disparaître avec le changement climatique. Cette relation n'était pas aussi claire pour les champignons à arbuscules, dont l'adaptabilité plus large semble les protéger contre les pires effets, du moins dans ces simulations. L'étude a également souligné que même au sein d'un même groupe de champignons, il existe une énorme variation. Certaines espèces d'un même genre pourraient perdre presque tout leur habitat, tandis que d'autres de la même famille pourraient en réalité gagner du terrain ou rester stables. Cela signifie que l'avenir de la biodiversité fongique ne sera pas un déclin uniforme, mais un remaniement complexe où certains spécialistes disparaissent et les généralistes persistent.

Ces conclusions offrent une base critique pour comprendre l'avenir de la vie souterraine de notre planète. Parce que ces champignons sont si profondément liés à la santé des forêts et au cycle du carbone, leur déclin pourrait avoir des effets de ricochet qui dépassent largement le cadre du sol. Si les champignons qui aident les arbres à absorber les nutriments disparaissent, les arbres eux-mêmes pourraient avoir du mal à survivre, ce qui pourrait altérer la manière dont les forêts stockent le carbone et répondent à la sécheresse. L'étude ne prétend pas avoir résolu le mystère de la distribution fongique, ni ne prend en compte tous les facteurs, tels que la vitesse à laquelle les champignons peuvent migrer vers de nouvelles zones ou la façon dont ils pourraient s'adapter par l'évolution. Cependant, en cartographiant les foyers actuels de ces organismes et en modélisant leur avenir, les chercheurs ont lancé un avertissement clair. Le monde change plus vite que certains de ses partenaires souterrains les plus importants ne peuvent le suivre, et les conséquences de la perte de ces champignons spécialisés pourraient remodeler les écosystèmes dont nous dépendons.