"Les lichens constituent un système d’alerte rapide pour identifier l’état de santé des forêts" par Amy McDermott

Photo - SENTINELLES DE LA BONNE SANTÉ FORESTIÈRE - Le lichen (Icmadophila ericetorum), nommé « litchi féerique », - Photo - s’accroche à l’écorce des arbres dans les ‘Great Smoky Mountains’ du Tennessee aux Etats-Unis. Les lichens sont utiles pour détecter les menaces qui pèsent sur les écosystèmes, y compris du fait de la pollution atmosphérique et des changements climatiques. Jason Hollinger / flickr (CC BY 2.0).

L’écologue Linda Geiser poursuit son chemin à travers un épais sous-bois sur les collines escarpées de la ‘Bull Run Watershed’, juste à l’extérieur de la vile de Portland, dans l’état de l’Orégon. Chaque pas dans ses lourdes bottes est une épreuve. Il lui serait facile de se casser une cheville par ici, ou même pire. Une dense frondaison de fougères et de buissons chargés de baies cachent des fosses profondes et des branches coupantes.

Cette pente traîtresse est un site de terrain du Service des forêts des États-Unis, [Voir aussi ici,] l’un des nombreux qui existent dans ce grand pays, qui sont reconnaissables à son grand drapeau orange vif, flottant au-dessus des arbres. Linda Geiser a patrouillé sur des terrains comme celui-ci pendant 30 ans. En tant que gestionnaire du programme de la qualité de l’air du Service forestier, elle est chargée de surveiller la pollution de l’air. Alors elle est venue ici, non pour vérifier l’état des lieux avec des équipements sophistiqués, mais pour y trouver et y collecter des lichens.

Les lichens sont des mosaïques de champignons associés à des algues ou à des cyanobactéries qui émergent de l’écorce des arbres et se balancent dans la canopée (SN : 11/7/09, p. 16).

[Voir l’article « A partnership apart -DNA in hand, scientists dissect and redefine the iconic lichen mutualism ». By Susan Milius 1:46pm, October 23, 2009 - After spending an afternoon with François Lutzoni, it’s hard to understand why more sports teams aren’t named for lichens. Or why lovers bother with roses instead of sending a dozen fruticose lichen thalli. Lichens, Lutzoni explains, form when living organisms mingle intimately and become something more complex, capable and gorgeous than they could ever be alone.

Consulter les photos ici. Stephen Sharnoff - This article is available only to subscribing members. Join the Society today Log in.

Traduction partielle : .

Un partenariat à part - ADN en main, les scientifiques dissèquent et redéfinissent le mutualisme emblématique du lichen. Par Susan Milius, 13 h 46, le 23 octobre 2009
Après un après-midi avec François Lutzoni, il est difficile de comprendre pourquoi plus d’équipes sportives ne sont pas nommées pour étudier les lichens. Ou pourquoi les amoureux se soucient de roses au lieu d’envoyer une douzaine de thalles de lichen fruticose. Les lichens, explique Lutzoni, se forment quand les organismes vivants se mêlent intimement et deviennent quelque chose de plus complexe, superbe, au point que ces organismes vivants ne pourraient plus jamais vivre seuls. Source : https://www.sciencenews.org/article/partnership-apart ].

Dans ces perchoirs précaires, les lichens absorbent leur nourriture à partir du brouillard, du vent et de la pluie. Sans racines, mais avec un tissu très absorbant, les lichens sont extrêmement vulnérables aux gaz dégagés par la combustion des produits énergétiques fossiles et d’autres polluants transportés par le vent et la pluie. Cette sensibilité confère aux lichens un rôle de puissantes sentinelles, renseignant sur la santé des forêts.

« Là où il a de la pollution, il y a un effet prévisible sur les lichens », dit Geiser. Les espèces de lichens rares et délicats, qui sont hautement spécialisés dans leur habitat, sont parmi les premières espèces à disparaître à mesure que la qualité de l’air chute. Les lichens moins sensibles et généralistes s’accrochent plus longtemps et, dans certains cas, survivent même et arrivent à se développer. Les deux types de lichens peuvent signaler des problèmes à venir.

[Voir l’article « Lichen community change over a 15-year time period : effects of climate and pollution. Marianne EVJU (a1) and Inga E. BRUTEIG (a2) - DOI : https://doi.org/10.1017/S0024282912000539 - Published online : 08 January 2013 - The Lichenologist, Volume 45, Issue 1- January 2013, pp. 35-50 – Site : https://www.cambridge.org/core/journals/lichenologist/article/lichen-community-change-over-a-15-year-time-period-effects-of-climate-and-pollution/BF4D4B79C4FFC9D2249AA1ABD48EDA2B ].

Photos - En présence de niveaux élevés d’excès d’azote, les lichens de loup modérément sensibles (Letharia vulpine, à gauche) languissent, tandis que les lichens ‘candleflame’ (Candelaria pacifica, à droite), prospèrent. Jason Hollinger / Wikimedia Commons (CC BY 2.0) ; OBSERVATEUR J-DAR / MUSHROOM (CC BY 2.0).

Une étude de 2014 a lié une abondance du lichen Candelaria pacifica aimant l’azote, dans le parc national de Yosemite, avec des points chauds de l’excès d’azote soufflé sur des terres agricoles étendues de la vallée centrale de la Californie. L’azote devient un polluant à des concentrations très élevées. Une étude menée en 2015 dans l’État de Washington au nord-ouest des Etats-Unis, a lié une zone de pollution par les métaux lourds, détectée dans les tissus des lichens dans la forêt nationale de Colville, à une fonderie de zinc et de plomb située juste de l’autre côté de la frontière avec le Canada.

[Voir « 2015 GSA Annual Meeting in Baltimore, Maryland, USA (1-4 November 2015) - Paper No. 107-6 - Presentation Time : 9:00 AM-6:30 PM - ISOTOPIC AND ELEMENTAL COMPOSITIONS OF LICHENS AS TRACERS OF SMELTER EMISSIONS IN WASHINGTON STATE AND BRITISH COLUMBIA - HETMAN, Emily V.1 et al. Site : https://gsa.confex.com/gsa/2015AM/webprogram/Paper270644.html ].

La pollution s’accumule à l’intérieur des tissus du lichen en proportion de sa concentration dans l’environnement dans la zone concernée. L’empoisonnement de tous les lichens s’accumule également plus largement dans la forêt. Les lichens et les autres espèces sensibles commencent d’abord à se déplacer, mais les mêmes contaminants peuvent frapper des plantes et des animaux plus robustes.

C’est pourquoi Geiser fait de la randonnée dans l’ombre du mont Hood [dans le nord de l’État américain de l’Oregon – Photo]. Elle note le nom et l’abondance de chaque espèce de lichen qu’elle trouve à Bull Run pour suivre les changements dans le recensement des lichens depuis la dernière étude de cette parcelle, il y a 10 ans. Geiser porte un grand sac clair qu’elle remplit avec un lichen vert appelé Platismatia glauca. Dans un laboratoire de l’Université du Minnesota, les chercheurs vont dissoudre le P. glauca dans l’acide pour mesurer les teneurs de 24 polluants atmosphériques. D’autres tests permettent de mesurer le soufre, l’azote et le mercure.

Le Service des forêts a utilisé des lichens pour suivre la qualité de l’air depuis les années 1980. Ce qui a commencé comme quelques études pilote, s’est élargi en un programme national, avec des milliers de parcelles de surveillance des lichens à travers le pays.

L’information recueillie sur ces sites est cataloguée dans une base de données, utilisée par le Service forestier pour suivre les changements dans le paysage des lichens. Jusqu’à présent, cette base de données n’était pas disponible publiquement. Mais en 2017, elle sera publiée - avec un atlas des distributions de lichen dans tout le pays - afin que quiconque puisse suivre ce système d’alerte précoce de la pollution atmosphérique. Le moment est bon car, bien que ces mélanges fongiques aient été considérés comme des surveillants de la qualité l’air depuis des décennies, ils ont maintenant commencé à montrer leur valeur comme sentinelles du changement climatique dans les 48 états inférieurs aux Etats-Unis et, de plus en plus, dans l’Arctique. L’histoire continue après l’image.

Photo – L’écologue Linda Geiser travaille sur son cheminement à travers les épais sous-bois sur les collines escarpées de la Bull Run Watershed, juste à l’extérieur de Portland, dans l’état de l’Oregon. Amy McDermott.

Chaque pas dans ses lourdes bottes est difficile. Il lui serait facile de se casser une cheville ici, ou pire. Une dense mer de fougères et de buissons de baies, cachant des fosses profondes et des branches tranchantes.

Cette pente traîtresse est un site de terrain du Service des forêts des États-Unis, l’un des nombreux aux États-Unis, reconnaissable à son flou orange vif des arbres. Geiser a patrouillé des terrains comme celui-ci pendant 30 ans. En tant que gestionnaire du programme de qualité de l’air du Service forestier, elle est chargée de surveiller la pollution. Alors elle est venue ici, non pour vérifier les équipements sophistiqués, mais pour trouver des lichens.

Les lichens sont des mosaïques de champignons associés à des algues ou des cyanobactéries qui émergent de l’écorce des arbres et se balancent dans la canopée (SN : 11/7/09, p.16).

‘Chiens de garde’ environnementaux

Loin des forêts pluvieuses du nord-ouest du Pacifique, sur les rues grises de Paris des années 1860, un botaniste nommé William Nylander remarqua un modèle particulier. Plus d’espèces de lichens se développent dans l’oasis du Jardin du Luxembourg que partout ailleurs dans la ville. Le parc était moins pollué que le reste de Paris. Nylander en a déduit une relation : Une meilleure qualité de l’air signifiait une plus grande diversité de lichen.

La preuve que les lichens réagissent à la qualité de l’air est apparue un siècle plus tard. Des études menées dans les années 1950 ont permis de constater que la diversité des lichens diminue lorsque le dioxyde de soufre augmente. En 1958, le botaniste Erik Skye a constaté que le dioxyde de soufre en suspension dans l’air, émis par une usine d’huile suédoise, tuait des lichens entourant l’usine. Le dioxyde de soufre acidifiait les cellules des lichens, perturbant le métabolisme et la photosynthèse. D’autres polluants, comme le dioxyde d’azote, peuvent également tuer certaines espèces de lichens en les surfertilisant. Sans structures protectrices communes aux plantes, comme une cuticule cireuse et des pores qui peuvent se fermer pour empêcher les substances indésirables, les lichens sont particulièrement vulnérables aux aléas de l’environnement.

Dans les années 1980, la plupart des grandes villes d’Europe centrale surveillèrent les lichens pour suivre la qualité de l’air, affirme le biologiste Christoph Scheidegger de l’Institut fédéral pour la recherche sur les forêts, la neige et le paysage à Birmensdorf. Ce qui est attrayant, dit-il, est la relation étroite entre la diversité des lichens et les niveaux de pollution. Lorsque le nombre d’espèces de lichens sensibles diminue, il révèle les zones où les niveaux de pollution augmentent.

Aux États-Unis, les lichens aident le Service forestier et le Service des parcs nationaux à fixer des objectifs en matière de pollution et à identifier les zones où ces objectifs sont dépassés. Ces organismes n’ont pas le pouvoir d’établir des lois sur la pollution. Au lieu de cela, ils font des recommandations aux gouvernements des États et à l’Agence de protection de l’environnement des États-Unis sur la quantité de pollution qu’un écosystème peut supporter avant de tomber en déclin.

Pour déterminer la quantité excessive de pollution, les scientifiques du gouvernement se tournent vers les lichens, ainsi que vers les plantes alpines, les arbres, les graminées et d’autres parties de l’écosystème, explique l’écologiste Tamara Blett du National Park Service, qui surveille également la qualité de l’air. Beaucoup d’études de terrain montrent que les lichens « commencent à disparaître à une plus faible quantité de pollution atmosphérique que les autres espèces », explique Blett. D’autres organismes « ne sont pas affectés jusqu’à ce que la pollution soit plus élevée »’

Dégâts dus à la pollution des voies de circulation routière

Le lichen de loup (L. vulpina) - Photo – ramassés près de deux routes de la Californie, avait des niveaux élevés d’azote et couvrait moins de surface sur le tronc d’arbre.

https://www.sciencenews.org/sites/default/files/2016/11/112616_lichen_graph.png

R. Bermejo-Orduna et al / Science of the Total Environ.

Cela signifie que les lichens établissent la barre haute pour les normes de pollution. Protégez-les, et tout le reste sera en sécurité. Une fois les seuils de pollution établis, les scientifiques américains peuvent utiliser les lichens pour identifier les points chauds qui dépassent les limites recommandées. Il fonctionne comme ceci : les scientifiques comme Geiser font une randonnée dans les sites de champ de forêt pour collecter des tissus de lichen et examiner le nombre et l’abondance des espèces de lichens.

En laboratoire, les tissus sont analysés pour les concentrations d’azote, de soufre et d’autres polluants potentiels. D’après les résultats, les écologistes font une carte qui révèle des « zones rouges », « zones orange » et « zones vertes », où les seuils de pollution sont atteints ou dépassés dans le paysage, explique Blett.

Le lichen de loup duveteux et vert (Letharia vulpina), - Photo - recueilli en 2011 le long d’une route importante dans la Sierra Nevada en Californie, a montré des niveaux d’azote dépassant les limites de pollution recommandées. Dans la région du fleuve Wind River, dans le Wyoming, une zone polluée par l’air, les concentrations d’azote étaient deux fois plus élevées chez les lichens cultivés près des opérations de forage de gaz naturel que celles qui sont les plus éloignées, selon les résultats de chercheurs publiés en 2013 ; les concentrations ont diminué exponentiellement avec la distance des sites de forage.

Les machines et la nature

Les lichens sont « comme de petits instruments vivants », dit Blett. Les étudier est un ordre de grandeur qui revient moins cher que l’installation de moniteurs de qualité de l’air fabriqués par l’homme. Chaque lot de lichen coûte 150 $ à 500 $, affirme la lichennologue Sarah Jovan, qui dirige le programme de recherches sur les lichens avec Geiser.

La mesure des polluants directement, à l’aide d’un analyseur de qualité de l’air fabriqué par l’homme, coûterait de 3 000 $ à 20 000 $ par année, selon Jovan, selon l’instrument et les polluants mesurés. « C’est une incroyable économie », dit-elle.

De plus, Geiser ajoute que les lichens peuvent fournir des preuves de dommages écologiques, alors que les méthodes chimiques et physiques ne disent que ce qui se trouve dans l’air ou dans les précipitations. « Ils ne vous disent pas si ce niveau est nuisible aux êtres vivants ».’

Alors que les lichens ont un avantage de coût énorme, ils ont aussi des limitations comme indicateurs. En général, Jovan dit, le contenu des tissus de lichen indiquent aujourd’hui la pollution subie au cours des six à 12 derniers mois. Les lichens n’offrent pas la même précision de temps que les instruments plus coûteux.

Les agences tiennent compte de ces avantages et de ces inconvénients en utilisant des lichens en combinaison avec d’autres moyens de surveillance. Dans les endroits où la source de pollution n’est pas claire, il n’est pas logique d’installer des instruments coûteux à travers le paysage.

Photo - Les espèces sensibles, comme ce lichen de mousse de chêne ou lichen fruticuleux (Evernia prunastri), - Photo - prospèrent dans l’air pur (à gauche). La même espèce tombe et est plus vulnérable à l’infection dans l’air pollué (à droite). Richard Droker ; S. Jovan

Au lieu de cela, les études des lichens sont une première étape pour identifier les points chauds de pollution, expliquent Blett et Jovan. Puis des moniteurs plus coûteux sont installés sur des sites fortement pollués. « Utiliser les deux approches ensemble crée une efficacité incroyable » dit Jovan dit, « et des économies de coûts ».

Lorsque l’EPA et le Service des forêts ont entrepris de suivre la santé environnementale régionale au début des années 1990, ils ont fait appel au lichénologue Bruce McCune, de l’Oregon State University à Corvallis.

Les agences ont demandé à McCune de concevoir des études pilotes utilisant des lichens pour évaluer la pollution atmosphérique. Ces premiers travaux sont devenus le même que celui du recensement des lichens qui a conduit Geiser à travailler à Bull Run.

Le Service forestier compte près de 25 années de données sur les lichens provenant de plus de 6.000 sites à l’échelle nationale. « Il est sans précédent d’avoir cette échelle d’information », explique Jovan, qui a créé un atlas au cours de la dernière décennie.

Les agences fédérales, dont le Service des forêts, le Service des parcs, la Commission géologique des États-Unis et le Bureau de la gestion des terres, s’intéressent tous aux lichens comme sentinelles de l’environnement, elle dit. « Maintenant, tout d’un coup, tout le monde veut utiliser les lichens ».

Lorsque ces données seront diffusées publiquement en 2017, affirme-t-elle, elles établiront une base de référence pour les distributions de lichens dans tout le pays. En 10 ans, ou en 50 ans, les scientifiques seront en mesure de suivre les changements à grande échelle au fil du temps. L’histoire continue après la carte

https://www.sciencenews.org/sites/default/files/2016/11/112616_lichen_map_NEW_730.png

Cette carte montre la répartition nationale des lichens sur la base de données de plus de 6.000 sondages effectués par deux programmes de surveillance du Service forestier des États-Unis. C’est l’une des nombreuses cartes à inclure dans un nouvel atlas des lichens, qui devrait sortir en 2017. Joel Thompson.

Les hauts et les bas du climat

Le changement climatique causé par les émissions de gaz à effet de serre présente son propre type de problème de qualité de l’air. Et les lichens peuvent aussi aider à garder un œil sur les changements climatiques.

De petites différences de température et d’humidité signifient de grands changements dans le nombre et la diversité des lichens dans le paysage. La diversité des lichens en Suède et en Alaska a chuté avec la hausse de la température, et les lichens étaient plus sensibles au changement que les plantes vasculaires, selon une étude publiée en 2012.

Des travaux antérieurs, menés en Europe occidentale, ont montré que les lichens tolérants à la sécheresse deviennent plus courants, en réponse au réchauffement planétaire, tandis que les espèces acidophiles diminuent. Aux Pays-Bas, Hyperphyscia adglutinataPhoto - a considérablement augmenté en abondance de 1995 à 2001. Pendant la même période, Lecanora conizaeoides Photo a diminué de plus de 60 pour cent.

En suivant les espèces qui augmentent ou diminuent avec l’évolution des températures et des précipitations, les écologistes apprennent à lire l’histoire du climat que racontent les lichens. L’idée, dit Geiser, est d’utiliser les lichens pour comprendre les réalités du changement climatique sur le terrain.

La valeur de l’ensemble des données sur les lichens augmentera seulement avec le temps, dit McCune. Aujourd’hui, des décennies de données obtenues sur les lichens offrent déjà un instantané national qui « contient des informations précieuses sur la qualité de l’air et une base de comparaison pour l’avenir », dit-il. « Pouvez-vous imaginer 50 ans à partir de maintenant », quand « nous aurons des milliers de parcelles aux États-Unis repérées avec des données depuis 2000, ou quelque chose comme ça, Ce sera fantastique de voir la différence entre les années 2050 et 2000 ».

En attendant, les lichens du Nord-Ouest, que Geiser observe en marchant vont continuer à s’accroître et à changer en phase avec la planète en mutation. Ils vont respirer l’air de la montagne et s’imprégner de l’eau comme qui goutte sur les arbres. Ces lichens et d’autres se tiendront comme un phare de ce qui est à venir.

Photos prises sur le terrain

En août 2016, la stagiaire de ‘’Science News, Amy McDermott, s’est rendue au bassin hydrographique de Bull Run près de Portland, Oregon, afin de recueillir et d’examiner les lichens avec Linda Geiser, directrice du programme des services forestiers des États-Unis. Les deux personnes ont passé plusieurs jours à faire des randonnées à travers des pentes abruptes et forestières tout en discutant de l’histoire et de la science de la surveillance des lichens au sein de l’agence. « Linda est une randonneuse beaucoup plus rapide que moi », dit McDermott, et « elle fait d’excellents dîners de feu de camp ». Vivre la vie dans le domaine a ajouté une nouvelle couche de profondeur et d’excitation à la science du reportage. Voici quelques instantanés du voyage de McDermott :

Photo - Le bassin hydrographique Bull Run près de Portland, Oregon, est épais avec des arbres et un sous-étage indompté. Même en fin d’été, le bruit de l’eau courante n’est jamais loin. A. McDermott.

Photo - Chapeaux, manches longues et pantalons longs sont l’uniforme du terrain. Des vêtements résistants protègent Linda Geiser du Service forestier des États-Unis, alors qu’elle avance à travers des lianes et des ronces épineuses. Ici, Geiser inspecte un lichen avec une loupe manuelle. A. McDermott.

Photo - Les lichens de toutes sortes couvrent les arbres de Bull Run. Une poignée de lichens duveteux d’un tronc voisin contient un mélange d’espèces différentes. A. McDermott.

Photo – A quoi ressemble en fait un lichen ? C’est ici tout un mélange : certains sont petits et velus, d’autres sont assez grands et craquelés, certains autres pendent comme des rideaux en lambeaux ! A. McDermott.

Photo - Geiser a pris pied à travers le sous-étage de la forêt à la recherche du lichen (Platismatia glauca) - Photo - pour remplir ses sacs. Elle a pris soin de ne pas toucher les échantillons de lichen à mains nues, ce qui pourrait les contaminer. Leurs tissus seront analysés dans un laboratoire pour détecter 27 polluants atmosphériques. A. McDermott.

Photo - Ne manquez pas d’admirer la montagne pour ses arbres couverts de lichens. Le sommet enneigé de Mount Hood dans ce coin féérique a été photographié depuis le siège passager d’une fourgonnette du service des forêts, juste en dehors du site de Bull Run.
A. McDermott

Cet article est paru paraît dans le numéro du 26 novembre 2016 de ‘Science News’ ; il est intitulé « Sentinels of forest health », les sentinelles de la santé des forêts.

Amy McDermott est une ancienne stagiaire de ‘Science News’. Son reportage sur le terrain pour le document présenté ici été soutenu par une subvention du Conseil pour l’avancement de l’écriture scientifique.

Citations

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M. Evju and I. Bruteig. Lichen community change over a 15-year time period : effects of climate and pollution. The Lichenologist. Vol 45, January 2013, p. 35. doi : 10.1017/S0024282912000539

A. Aptroot and K. Van Herk. Further evidence of the effects of global warming on lichens, particularly those with Trenteppohlia phycobionts. Environmental Pollution. Vol 146, April 2007, p. 293. Doi : 10.1016/j.envpol.2006.03.018.

M. Oliver. Canaries in a coal mine : using lichens to measure nitrogen pollution. Science Findings. Vol 131, March 2011, p. 1.

J. McMurray et al. Using epiphytic lichens to monitor nitrogen deposition near natural gas drilling operations in the Wind River Range, WY, USA. Water, Air, and Soil Pollution. Vol 224, March 2013, p. 1. doi : 10.1007/s11270-013-1487-3.

L. Geiser et al. in prep. Handbook of lichen responses to air pollution and their associated ecological and direct human benefits.

M. Hutten. Yosemmite region nitrogen deposition and patterns in the composition of lichen communities. Oregon State University. October 2014.

E. Skye. Lichens and Air Pollution. University of Uppsala. May 1968.

E. Hetman et al. Isotopic and elemental compositions of lichens as tracers of smelter emissions in Washington State and British Columbia. Geological Society of America annual meeting. Baltimore, Maryland. November 2, 2015. 

R. Bermejo-Orduna et al. Biomonitoring of traffic-related nitrogen pollution using Letharia vulpina (L.) Hue in the Sierra Nevada, California. Science of the Total Environment. Vol. 409, August 15, 2014, p. 205. doi : 10.1016/j.scitotenv.2014.04.119.

S. Lang et al. Arctic warming on two continents has consistent negative effects on lichen diversity and mixed effects on bryophyte diversity. Global Change Biology. Vol. 18, March 2012, p. 1096. doi : 10.1111/j.1365-2486.2011.02570.x. 

Lectures complémentaires

U.S. Forest Service’s National Lichens and Air Quality Database and Clearinghouse

S. Milius. Yeasts hide in many lichen partnerships. Science News. Vol. 190, August 20, 2016, p. 9.

S. Milius. One lichen is actually 126 species and counting. Science News. Vol. 186, July 26, 2014, p. 20.

S. Milius. The name of the fungus. Science News. Vol. 185, May 3, 2014, p. 22.

S. Milius. A partnership apart. Science News. Vol. 176, November 7, 2009, p. 16.

Retour au début de l’article traduit

Traduction, compléments entre […] et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 15/01/2017

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