Midwood : un nouveau type de bois pourrait être la clé pour améliorer la capture du carbone
Un ancien genre d’arbre doté d’un type de bois unique pourrait aider à résoudre un problème moderne créé par l’Homme.
Les tulipiers sont constitués d'un type de bois entièrement nouveau qui n'est ni un bois dur, ni un bois tendre. Ils se sont séparés des magnolias lorsque les concentrations atmosphériques de CO2 de la Terre étaient relativement faibles et peuvent pousser en hauteur (plus de 30 m) et rapidement.
Cette découverte pourrait être essentielle pour améliorer la capture et le stockage du carbone dans les forêts de plantation où des arbres à croissance rapide typiquement observés dans les jardins ornementaux pourraient être plantés, ou en croisant le bois semblable au tulipier avec d'autres espèces d'arbres.
Espèces emblématiques
Les scientifiques ont étudié la structure microscopique de 33 espèces d’arbres emblématiques des collections vivantes du jardin botanique de l’université de Cambridge pour étudier comment l’ultrastructure du bois a évolué chez les résineux ou gymnospermes tels que les pins et les conifères, et les feuillus ou angiospermes tels que le chêne, le frêne et le bouleau.
Le microscope électronique à balayage à basse température, ou cryo-SEM, a permis aux scientifiques d’imager et de mesurer la taille de l’architecture à l’échelle nanométrique des parois cellulaires secondaires (bois) dans leur état hydraté natif ; il a révélé que les tulipiers n’étaient ni des feuillus ni des résineux.
« Nous avons analysé certains des arbres les plus emblématiques du monde comme le séquoia côtier, le pin Wollemi et les soi-disant « fossiles vivants » comme Amborella trichopoda, qui est la seule espèce survivante d’une famille de plantes qui fut le premier groupe encore existant à évoluer séparément de toutes les autres plantes à fleurs », explique le Dr Raymond Wightman, responsable de l’installation de base de microscopie au laboratoire Sainsbury de l’université de Cambridge.
« Les données de notre étude nous ont donné de nouvelles perspectives sur les relations évolutives entre la nanostructure du bois et la composition de la paroi cellulaire, qui diffère selon les lignées d’angiospermes et de gymnospermes. Les parois cellulaires des angiospermes possèdent des unités élémentaires caractéristiques plus étroites, appelées macrofibrilles, par rapport aux gymnospermes. »
Espèces anciennes
Le tulipier de Virginie, Liriodendron tulipifera, et le tulipier de Chine, Liriodendron chinense, sont deux espèces survivantes de l'ancien genre Liriodendron, originaires respectivement du nord de l'Amérique, du centre et du sud de la Chine et du Vietnam.
Les deux espèces ont des macrofibrilles beaucoup plus grandes que leurs parents feuillus. Les macrofibrilles des angiospermes des feuillus ont un diamètre d'environ 15 nm, tandis que les macrofibrilles des gymnospermes des résineux à croissance plus rapide ont des macrofibrilles plus grandes de 25 nm. Les tulipiers mesurent quelque part entre les deux, à 20 nm.
« Nous montrons que les liriodendrons ont une structure de macrofibrilles intermédiaire qui est significativement différente de la structure des résineux ou des feuillus », explique le Dr Jan Łyczakowski de l'Université Jagellonne. « Les liriodendrons ont divergé des magnolias il y a environ 30 à 50 millions d'années, ce qui a coïncidé avec une réduction rapide du CO2 atmosphérique. Cela pourrait aider à expliquer pourquoi les tulipiers sont très efficaces pour stocker le carbone. »
L’équipe soupçonne que ce sont les macrofibrilles plus grosses de ce « bois intermédiaire » ou « bois accumulateur » qui sont à l’origine de la croissance rapide des tulipiers. Selon Łyczakowski, malgré son importance, on sait peu de choses sur la manière dont la structure du bois évolue et s’adapte à l’environnement extérieur. « Nous avons fait de nouvelles découvertes clés dans cette étude – une forme entièrement nouvelle d’ultrastructure du bois jamais observée auparavant et une famille de gymnospermes avec un bois dur semblable à celui des angiospermes au lieu du bois tendre typique des gymnospermes. »
« Les deux espèces de tulipiers sont connues pour être exceptionnellement efficaces pour piéger le carbone, et leur structure macrofibrillaire élargie pourrait être une adaptation qui les aiderait à capturer et stocker plus facilement de plus grandes quantités de carbone lorsque la disponibilité du carbone atmosphérique était réduite », ajoute Łyczakowski. « Les tulipiers pourraient finir par être utiles pour les plantations de capture du carbone. Certains pays d’Asie de l’Est utilisent déjà des plantations de Liriodendron pour piéger efficacement le carbone, et nous pensons maintenant que cela pourrait être lié à sa nouvelle structure de bois. »
Références de l'actualité
Lyczakowski, J L. & Wightman, R. (2024) L'évolution convergente et adaptative a entraîné un changement de l'ultrastructure de la paroi cellulaire secondaire dans les lignées existantes de plantes à graines.. New Phytologist