Des plantes capables de trouver leurs nutriments dans la poussière
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Des plantes capables de trouver leurs nutriments dans la poussière

Des chercheurs ont découvert que certaines plantes se nourrissent du phosphore déposé sur leurs feuilles - ce qui ouvre la voie à un usage moindre des fertilisants

Le plant de pois chiche, à gauche, a grandi davantage que le plant de contrôle, sur la droite, après avoir été saupoudré de phosphore. (Crédit : Sudeep Tiwari, Yonatan Weizman, Université Ben Gurion)
Le plant de pois chiche, à gauche, a grandi davantage que le plant de contrôle, sur la droite, après avoir été saupoudré de phosphore. (Crédit : Sudeep Tiwari, Yonatan Weizman, Université Ben Gurion)

Les scientifiques israéliens affirment avoir découvert que des plantes originaires du désert pouvaient s’aider à se nourrir en attrapant de la poussière sur leurs feuilles et en en extrayant le phosphore dont elles ont besoin, une avancée qui pourrait aider les agriculteurs à réduire l’utilisation de fertilisants chimiques nuisibles à l’environnement.

Les expériences ont montré que certaines plantes qui poussent sur le sol israélien – comme le blé ou le pois chiche – développent une plus grande pilosité sur leurs feuilles quand elles manquent de phosphore, une substance indispensable pour toutes les cellules issues du vivant. Cette pilosité piège l’humidité, ce qui rend les feuilles plus collantes et plus aptes à attirer les particules de poussière dans l’air. Les feuilles sécrètent alors un acide qui dissout le phosphore sous une forme liquide que le végétal est ensuite en mesure d’absorber.

Le docteur Avner Gross, géographe au sein de l’université Ben-Gurion du Negev, dit avoir eu un déclic alors qu’il faisait une promenade aux abords de son domicile de Neve Shalom, dans les collines de Judée, aux abords de Jérusalem, immédiatement après une tempête de sable, il y a presque deux ans.

« Cela faisait six ou sept ans que je travaillais sur la poussière et j’avais déjà constaté qu’elle contenait des éléments variés et nécessaires à la croissance des végétaux », dit Gross au Times of Israel. « Cela me semblait déjà logique que les plantes l’utilisent. Puis, au mois de janvier de l’année dernière, après une énorme tempête de sable, je suis parti dans la forêt, près de chez moi, et j’ai remarqué que les feuilles étaient toutes recouvertes de poussière. Je me suis demandé s’il n’y avait pas quelque chose à comprendre dans ce phénomène ».

Le docteur Avner Gross. (Autorisation)

Gross, dont les recherches s’étaient consacrées à l’impact du changement climatique sur l’environnement naturel, avait alors approché le docteur Ran Erel, du centre de recherche du ministère de l’Agriculture dans le sud du pays, à Gilat, qui avait été initialement sceptique mais qui avait accepté de mener des expériences en sa compagnie.

Les deux scientifiques avaient alors choisi de s’intéresser au phosphore, qui est essentiel pour les plantes et pour l’industrie des fertilisants. Ils ont pris des pots de laitue, leur ôtant tout apport de phosphore et ils ont ensuite saupoudré de la poussière provenant du désert sur les feuilles, s’assurant que les deux récipients ne touchaient pas le sol. Et les plantes ont alors doublé en taille.

Gross a fait part de sa découverte lors de la réunion de l’American Geophysical Union qui a eu lieu ce mois-ci, et il œuvre actuellement à faire publier ses conclusions dans un journal relu par des pairs. L’information avait été rapportée, dans un premier temps, par The Economist.

Il présume que cette découverte pourrait aider à réduire l’usage des fertilisants qui s’appuient sur le phosphate.

« C’est une piste très intéressante et qui a un potentiel énorme », explique-t-il. « Cela permet de soulever des questions relatives à l’agriculture et au climat. Ces nouvelles connaissances pourraient donner la possibilité de réduire l’usage du phosphate chimique en utilisant de la poussière sur les feuilles, et elles pourraient aussi donner des idées en ce qui concerne le recyclage des poussières, en les recueillant sur des sites de construction ou dans des carrières plutôt qu’en les extrayant directement du sol », dit-il.

Tandis que les chercheurs estiment que la quantité de poussière entraînée par les activités humaines est croissante, les scientifiques ignorent encore clairement si le réchauffement climatique entraînera plus ou moins de poussière. Les conclusions tirées par Gross suggèrent que dans un monde moins poussiéreux, certains végétaux souffriront indéniablement.

« Le changement climatique amène les déserts de la Terre à s’éloigner de l’équateur et à se rapprocher de nous. Alors dans des régions où il y a plus de poussière, comme c’est le cas d’Israël, les plantes qui s’y sont adaptées vont avoir un gros avantage par rapport aux autres mais dans d’autres endroits, où la poussière disparaît, cela pourrait avoir l’effet inverse sur les végétaux », continue-t-il.

Cela fait un certain temps que les agriculteurs savent que les feuilles peuvent être aspergées de phosphore liquide mais, jusqu’à présent, ils présumaient que les plantes n’étaient en mesure de l’absorber qu’après son extraction préalable et son traitement industriel, où le phosphore est désagrégé avec de l’acide.

Que certains végétaux parviennent à physiquement changer la surface de leurs feuilles quand elles ont besoin de phosphore et qu’ils sécrètent eux-mêmes de l’acide pour le désagréger est une nouveauté pour les scientifiques – et c’est apparemment ce que les plantes en Israël et dans d’autres régions poussiéreuses ont dû faire depuis une période largement antérieure à l’invention des fertilisants chimiques.

Une tempête de sable et de poussière à Safed, dans le nord du pays, le 25 avril 2018. (Crédit : David Cohen/Flash90/File)

Ironie de l’histoire : La source du phosphore pour la poussière et pour les fertilisants chimiques est la même – il est extrait des pierres qui se trouvent dans certains secteurs du Levant, notamment au Maroc, en Algérie et en Israël (où Israel Chemicals Ltd l’extrait dans le désert du Negev). On en trouve aussi en Chine et aux Etats-Unis.

La différence entre l’aspersion de poussière issue des pierres naturelles et celle de phosphore industriel est que l’extraction de phosphore est coûteuse et qu’elle produit des montagnes de déchets toxiques qui sont susceptibles de polluer l’environnement. Il est aussi extrait en quantités si importante qu’il devrait disparaître du monde à la fin du 21è siècle. Les fertilisants chimiques, pour leur part, peuvent priver le sol de nutriments.

Le plant de blé, à gauche, a grandi davantage que le plant de contrôle, sur la droite, après avoir été saupoudré de phosphore. (Crédit : Sudeep Tiwari, Yonatan Weizman, Université Ben Gurion)

Après les expériences initiales, Gross et Erel se sont associés à Ilana Shtein, spécialiste de l’anatomie des végétaux à l’université Ariel, en Cisjordanie, et ils ont également embauché le docteur Sudeep Tiwari, de l’université Ben-Gurion, qui est actuellement chargé des expériences.

Tiwari a utilisé différentes sortes de poussière du désert enrichie en phosphore et en a aspergé les feuilles de plants alimentaires qui avaient été préalablement privés de la substance.

Les résultats, jusqu’à présent, indiquent que les végétaux indigènes – blé ou pois chiche – augmentent en taille par rapport aux plantes du groupe de contrôle qui sont elles aussi privées de phosphore, mais également privées de poussière. En comparaison, le maïs, originaire d’Amérique du sud, n’a pas évolué de manière à « apprendre » à utiliser la poussière pour se nourrir et il n’a donc pas cette capacité d’extraire le phosphore.

Les tests ont aussi montré que l’aspersion de poussière sur les feuilles entraînait plus de croissance que si la poussière était déposée aux racines. Ce qui s’explique peut-être par le fait que les feuilles présentent une surface plus large qui peut capturer un plus grand nombre de particules de poussière, estime Gross.

Deux plants de maïs privés de phosphore restent identiques lorsque l’un d’entre eux a été aspergé de phosphore par la poussière. (Crédit : Sudeep Tiwari, Yonatan Weizman, Université Ben-Gurion)

Les expériences vont être dorénavant élargies sur les tomates (originaires de secteurs non-poussiéreux d’Amérique centrale), les avocats (des forêts tropicales qui reçoivent de la poussière issue du sable provenant du Sahara) et sur des arbres qui appartiennent au paysage israélien, comme les chênes.

Les chercheurs s’intéressent également à la possibilité que les plantes parviennent à extraire d’autres minéraux de la poussière – comme le fer, le potassium ou le zinc.

« D’un point de vue génétique, les plantes sont plus complexes que les êtres humains », s’exclame Gross. « Elles doivent trouver tout ce dont elles ont besoin sans se déplacer ».

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