Les champignons recyclent leur mycélium et bouleversent le stockage de carbone des forêts

Quand des champignons envahissent un tronc tombé au sol, ils y tissent un maillage de fils minuscules qui, sans bruit, décompose le bois et remet les nutriments en circulation. Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que l’essentiel de ce réseau restait simplement en place lorsque le champignon poursuivait sa progression.

De nouveaux travaux indiquent pourtant que certains champignons forestiers ne se contentent pas d’avancer : à mesure qu’ils s’étendent, ils démontent et réutilisent une grande partie de leurs propres réseaux filamenteux.

Au lieu d’abandonner l’ancien mycélium, ces espèces récupèrent des nutriments en arrière et les réaffectent ailleurs. Cette stratégie de recyclage, mise en évidence récemment, pourrait changer la manière dont les chercheurs évaluent le stockage de carbone des forêts.

Si certains champignons laissent finalement moins de matière dans le sol qu’on ne l’imaginait, cela modifie la quantité de carbone que les forêts parviennent à immobiliser au fil du temps.

À l’intérieur du réseau fongique

Dans des lamelles transparentes entaillées de canaux microscopiques, les réseaux fongiques ont laissé des indices visibles : quels filaments restaient actifs, et lesquels avaient été résorbés.

En suivant ces évolutions pendant plusieurs semaines, le Dr Dimitrios Floudas, de l’Université de Lund, a observé que certaines espèces récupéraient activement leurs anciennes structures tout en continuant à gagner du terrain.

Dans plusieurs cas, des champignons qui paraissent lents et réguliers sur les troncs ont recyclé leurs ressources internes plus vite que des espèces à vie courte qui colonisent brindilles et branches.

Cette différence entre « recycleurs » et « abandonneurs » ouvre une question plus large : selon leur mode de vie, quels champignons déterminent ce qui finit par rester dans les sols forestiers ?

Champignons « gaspilleurs » et « économes »

Dans l’ensemble d’une colonie, les champignons économes faisaient remonter les ressources à travers le mycélium - le réseau vivant de filaments - avant de se lancer vers de nouvelles zones. L’étude a mesuré à quelle vitesse ce recyclage se produisait, au rythme de l’expansion du réseau.

« The results show that the studied fungi can be divided into groups based on two clear strategies, » said Floudas.

« There is a ‘wasteful’ group that leaves large amounts of inactive mycelium behind, and a ‘frugal’ group that quickly recycles the major part of its mycelium during growth. »

Ces termes renvoient à un compromis : soit laisser derrière soi des parois cellulaires vides, soit récupérer les nutriments pour alimenter la prochaine poussée de croissance. Et ce compromis ne se manifeste pas de la même façon selon le type de bois colonisé.

Sur des brindilles et de petites branches tombées, les colonisateurs rapides manquent souvent de temps pour que le recyclage leur soit vraiment utile. Ces fragments de bois, de courte durée, poussent les champignons à avancer coûte que coûte, même s’ils abandonnent des nutriments en route.

À l’inverse, sur de grosses bûches et des troncs encore debout, des espèces installées pour longtemps récupéraient des nutriments en démantelant des portions plus anciennes de leur réseau, tout en réduisant la nourriture disponible pour les organismes brouteurs.

Ce lien entre habitat et « sobriété » suggère que le stockage de carbone des forêts pourrait dépendre des espèces qui arrivent en premier et s’imposent.

Recyclage sans effondrement

Sous fort grossissement, les champignons de tronc, pourtant réputés lents, se sont révélés les plus rapides à recycler : ils rapatriaient des nutriments alors même que la colonie continuait de s’étendre.

À l’aide de puces microfluidiques - des dispositifs de laboratoire qui guident des liquides dans des canaux minuscules - les chercheurs ont vu le réseau s’affiner sans pour autant mourir.

De petites poches de filaments vivants demeuraient en place sous la forme d’un réseau réduit, prêtes à relancer la croissance dès que les ressources redevenaient favorables. Une telle persistance pourrait aider un champignon à conserver son territoire sur une bûche, même après une période de disette.

Les champignons s’adaptent à une nourriture difficile

La nature de la nourriture disponible dans les puces modifiait le comportement des champignons - y compris lorsque la même espèce se développait dans le même espace.

Quand des sucres simples étaient accessibles, les champignons poursuivaient leur croissance plus longtemps et n’avaient pas besoin de déconstruire autant leur réseau pour réutiliser les nutriments.

En revanche, lorsque la seule option était une matière plus résistante, « façon bois », proche de la cellulose, ils recyclaient leurs anciennes structures de manière plus agressive.

Comme la dégradation d’une nourriture plus dure demande davantage d’efforts, ils devaient gérer leurs ressources avec plus de précaution.

Cela montre qu’une même espèce fongique peut adopter des comportements différents selon son alimentation : croissance plus libre lorsque la nourriture est facile, et stratégie plus économe lorsque les nutriments sont plus difficiles à extraire du bois réel.

Des voisins affamés entrent en concurrence

Autour d’un réseau fongique, de minuscules animaux et des microbes utilisent la croissance récente comme ressource - et prélèvent ce qu’ils peuvent. En recyclant en interne, un champignon économe retire des nutriments des anciens filaments, laissant moins de matière exploitable aux collemboles et aux acariens.

À l’inverse, les espèces « gaspilleuses » laissent davantage de mycélium inactif, offrant plus de points d’entrée à des concurrents et plus de matière à brouter.

Ces effets secondaires peuvent orienter les vitesses de décomposition, car les consommateurs et les microbes rivaux déterminent souvent combien de temps la présence fongique se maintient. Mais l’histoire ne s’arrête pas lorsque les réseaux s’amincissent ou disparaissent.

La matière fongique morte ne s’évanouit pas instantanément. Sa chimie peut influencer la séquestration du carbone - le stockage de long terme du carbone dans la biomasse ou le sol.

Dans les sols forestiers, la nécromasse - des restes microbiens morts pouvant persister pendant des années - représente environ 35 % du carbone du sol, et près des deux tiers proviennent des champignons.

Certaines parois cellulaires fongiques contiennent de la mélanine, un pigment sombre qui renforce ces parois, ralentit la dégradation et retient le carbone dans le sol plus longtemps.

Si les champignons « gaspilleurs » abandonnent plus de matière, les forêts pourraient gagner du carbone du sol à court terme, même si ces champignons dépensent leurs nutriments plus librement.

Prévoir le carbone à partir des champignons

Dans les modèles climatiques, de petites hypothèses sur les champignons s’additionnent rapidement, parce que les forêts couvrent des surfaces immenses et stockent des quantités de carbone considérables.

Pour estimer le stockage à long terme, les modélisateurs ont besoin de caractéristiques telles que la vitesse à laquelle le mycélium est recyclé plutôt que laissé sur place. Les données issues des puces de laboratoire peuvent classer des espèces en groupes de comportements, mais seulement si les scientifiques testent un nombre bien plus important de champignons.

Les forêts réelles ajoutent du bois hétérogène, des épisodes de sécheresse et de la compétition : des vérifications sur le terrain permettront de juger dans quelle mesure ces schémas se confirment.

Équilibre sur le sol forestier

Sur le sol d’une forêt, de nombreux champignons partagent le même bois mort, et chacun gère ses « restes » à sa manière.

Quand les recycleurs économes dominent, ils maintiennent les nutriments en circulation dans la croissance vivante, limitant ce que d’autres organismes peuvent détourner.

« Fungi play a crucial role in carbon sequestration in our forests, » said Dr. Floudas.

Puisque tous les champignons forestiers n’administrent pas leur réseau de la même façon, ces différences peuvent se répercuter sur la quantité de carbone qui finit réellement stockée.

Conserver un mélange de stratégies fongiques pourrait stabiliser les résultats en matière de carbone, car chacune laisse une empreinte différente dans le sol.

Davantage d’essais dans du bois réel - avec présence d’animaux et de microbes concurrents - aideront à préciser quand le recyclage augmente le stockage de carbone, et quand ce n’est pas le cas.