Comment les fourmis déplacent le carbone du sol et le CO2

La plupart des gens imaginent les fourmis comme de simples habitantes de la surface : on les voit débarquer aux pique-niques, elles agacent, et elles finissent par piller les cuisines.

Pourtant, sous la couche de terre, l’histoire est tout autre. Dans le sol, les fourmis accomplissent un travail que les chercheurs ne commencent que récemment à quantifier à grande échelle.

Des quantités massives de carbone

À tout moment, environ 20 quadrillions de fourmis se déplacent sur la planète. À elles seules, elles représentent une biomasse comparable à près d’un cinquième de l’ensemble de la masse humaine.

Elles construisent, creusent et transportent feuilles, graines et insectes morts sur des distances importantes.

Une nouvelle analyse mondiale évaluant la manière dont cette activité remodèle les sols a été pilotée par Mingda Wang et Lichao Fan, à l’Université d’agronomie et de foresterie du Nord-Ouest.

Avec des collaborateurs en Allemagne et en Suède, l’équipe a rassemblé 2,232 mesures issues de 136 études distinctes.

Les données couvraient des déserts, des zones humides, des terres agricoles, des forêts et des prairies.

Un carbone qui part dans deux directions

Par comparaison avec des sols voisins non affectés par les fourmis, les nids contenaient 22% de carbone organique du sol en plus. Ces mêmes nids relâchaient aussi 84% de dioxyde de carbone supplémentaire.

Autrement dit, les fourmis augmentent à la fois l’apport de carbone dans le sol et la quantité de carbone renvoyée vers l’atmosphère.

C’est précisément l’équilibre entre ces deux flux qui rend leur rôle si difficile à intégrer dans l’énigme climatique.

La somme de minuscules poumons finit par compter

Environ la moitié du CO2 additionnel – 52% – provient des fourmis elles-mêmes, uniquement via leur respiration.

Pour établir ce point, les chercheurs ont opposé deux types d’expériences. D’une part, des mesures sur le terrain, qui enregistrent tout ce qui s’échappe d’un nid vivant. D’autre part, des tests en laboratoire : le sol du nid est rapporté sur une paillasse, sans les fourmis, afin de mesurer ce que la terre seule émet.

Dans les nids mesurés sur le terrain, le CO2 augmentait de 123%. Dans les échantillons « sol seul », l’augmentation restait de 55%. L’écart provient directement des fourmis et de leur respiration.

Une colonie peut regrouper des dizaines de milliers d’ouvrières. Les scientifiques soupçonnaient depuis longtemps que la respiration des fourmis contribuait réellement aux émissions d’un nid.

Mais ce n’est qu’avec cette analyse que l’effet a été chiffré à travers un si grand nombre d’espèces et d’écosystèmes.

Les colonies transforment le stockage de carbone

Tous les nids ne jouent pas le même rôle. L’impact relatif sur le stockage de carbone est le plus marqué dans les sols les plus secs et les plus pauvres.

Dans les régions arides, les fourmis augmentaient le carbone du sol de 44%. Dans les milieux plus humides, ce gain tombait à 12%.

Les sols désertiques affichaient les hausses les plus spectaculaires, avec une progression de 74%, très au-dessus de ce qui était observé en prairies, en forêts ou sur les terres agricoles. Les zones humides, fait surprenant, ne perdaient qu’un peu.

La rareté explique en grande partie cette différence. Dans un paysage desséché où la matière disponible est quasi absente, une colonie qui ramène feuilles et graines vers un point unique peut probablement créer une sorte de petit oasis.

Dans une forêt riche, où le carbone est déjà très abondant, le même transport pèse beaucoup moins à l’échelle de l’environnement.

Les chercheurs précisent que le mécanisme est déduit plutôt qu’observé directement, mais que la tendance se retrouvait de manière régulière dans l’ensemble des écosystèmes.

Une chimie souterraine qui change selon les espèces

L’identité des fourmis compte autant que le climat. Cette idée existait depuis longtemps, mais personne n’avait encore classé les acteurs à l’échelle mondiale.

Les genres Formica, Pheidole et Pogonomyrmex, fréquents en zones tempérées et arides, avaient tendance à faire augmenter à la fois le stockage de carbone et les émissions.

D’autres genres avaient un effet nettement plus faible. La sous-famille pesait également : en moyenne, les nids de Formicinae émettaient 1.7 fois plus de CO2 que ceux de Myrmicinae.

L’alimentation accentuait encore les écarts. Les fourmis qui « élèvent » des pucerons pour leurs sécrétions sucrées, ou celles qui récoltent des graines, accumulent de la matière végétale qui se décompose relativement facilement.

Cela nourrit les microbes du sol et alimente la dynamique conjointe de stockage et d’émissions au sein de l’écosystème.

Les fourmis prédatrices, elles, amassent des restes animaux riches en azote, ce qui oriente la chimie autrement.

Quant aux espèces cultivant des champignons, leurs monticules peuvent contenir moins de carbone, car il s’agit surtout de sous-sol remonté depuis des profondeurs importantes.

Le rôle de l’architecture des nids

L’endroit et la façon dont une fourmi bâtit modifient aussi les résultats. Les nids au-dessus du sol, composés de débris végétaux empilés au fil des années, augmentaient le carbone du sol de 36%.

Les nids souterrains, eux, enfouissaient la matière organique plus profondément.

Les monticules minéraux avaient souvent un effet neutre ou légèrement négatif, puisqu’ils sont majoritairement constitués de terre extraite d’en bas.

Des températures capables de redistribuer les flux

Le climat est la toile de fond de l’ensemble des observations. Température et pluviométrie déterminent quelles espèces vivent où, leur régime alimentaire, et leurs modes de construction.

Le réchauffement en cours pousse déjà les fourmis vers les zones humides, les régions froides et les exploitations pratiquant une agriculture à travail du sol réduit, et leurs effectifs devraient continuer à augmenter au cours des prochaines décennies.

Des pièces du puzzle manquent encore

L’Afrique, l’Amérique du Sud et l’Australie restent très insuffisamment étudiées, alors qu’elles abritent une diversité de fourmis considérable.

De plus, chaque mesure incluse dans l’analyse portait soit sur le stockage de carbone, soit sur les émissions, mais jamais sur les deux au même endroit et au même moment.

Cette lacune empêche, avec les données existantes, de reconstituer pleinement le bilan global des fourmis.

L’influence souterraine des fourmis

Dans leurs modèles mondiaux du carbone, les spécialistes des sols ont souvent relégué les fourmis au rang de simple note de bas de page.

Ces résultats indiquent que les nids devraient avoir leur propre ligne dans les bilans, en particulier dans les régions sèches.

Pour les projections climatiques, la question concrète est de savoir si les fourmis constituent un puits net ou une source nette de carbone.

Quoi qu’il en soit, un animal que l’on chasse d’un revers de main déplace du carbone vers et depuis le sol à un rythme qui mérite d’être pris au sérieux.

À mesure que le réchauffement permet aux populations de fourmis de s’étendre à de nouveaux écosystèmes, les conséquences sur le carbone devraient probablement s’amplifier elles aussi.