Prairies canadiennes : Des découvertes génomiques pour des lendemains plus verts

Beaucoup d’entre nous ont entendu dire que le bétail libérait du méthane, souvent sous forme d’éructation. Mais saviez-vous que les prairies sur lesquelles il vit réussissent très bien à capter les gaz à effet de serre et à agir comme puits de carbone?

Les prairies canadiennes ont été identifiées comme une solution climatique essentielle fondée sur la nature en raison de leur capacité à séquestrer le carbone dans le sol. Mais quel est le rapport avec la biodiversité?

Des chercheurs d’AAC, notamment Sean Asselin, Ph. D. et Hongjie Zhang, Ph. D. du Centre de recherche et de développement de Swift Current, étudient les prairies pour comprendre la façon dont la diversité génétique représentent l’une des clés de la durabilité environnementale et de l’atténuation des émissions de gaz à effet de serre.

Préserver les prairies et en assurer la durabilité

Les systèmes de prairie, naturels et ensemencés, couvrent plus de 16 millions d’hectares de terres au Canada et procurent au monde naturel un certain nombre d’avantages écologiques. Ceux-ci peuvent aller des fonctions d’aliments pour le bétail et d’habitat pour les pollinisateurs et les oiseaux, à des fonctions de stockage du dioxyde de carbone atmosphérique dans le sol sous forme de carbone organique, ce qui compense les émissions de gaz à effet de serre.

Les chercheurs savent déjà que lorsqu’il s’agit de services écologiques, les prairies indigènes ont tendance à soutenir une plus grande biodiversité que celles qu’on a ensemencées d’un nombre limité d’espèces importées. Bien que les espèces vivaces introduites puissent recréer certaines fonctions écosystémiques de la prairie indigène, elles ne conviennent pas toujours aux différentes conditions de production. C’est en partie parce que les végétaux indigènes sont mieux adaptés à l’environnement local, ce qui peut favoriser leur productivité durant les années où le stress subi est important et la pluviosité faible, et améliorer le stockage du carbone dans le sol.

La diversité de la communauté végétale peut également améliorer d’autres services écosystémiques, notamment la productivité saisonnière du fourrage, la conservation de la biodiversité, la pollinisation et la lutte antiparasitaire, et ainsi possiblement atténuer davantage les émissions de gaz à effet de serre et réduire les coûts en réduisant les apports d’engrais et de pesticides. En outre, les espèces vivaces à racines profondes fournissent également des avantages pour les micro-organismes du sol, et leur interaction constitue une voie additionnelle pour augmenter la biodiversité du sol et la séquestration du carbone.

Malheureusement, environ 75 % des prairies du Canada ont été perdues au fil du temps. En général, elles sont perdues parce qu’elles sont utilisées à d’autres fins; elles servent par exemple aux systèmes de culture, au logement ou à des fins industrielles. De nombreuses prairies existantes ne sont pas nécessairement gérées pour optimiser leur potentiel de stockage du carbone ou d’atténuation des gaz à effet de serre.

C’est pourquoi les chercheurs d’AAC du Centre de recherche et de développement de Swift Current s’associent à des collègues des universités de la Saskatchewan et du Manitoba dans le cadre d’un nouveau projet collaboratif Génome Prairie. Le projet rassemble des experts en génomique végétale, en science du sol, en études des insectes, en apprentissage automatique et en analyse économique. Leur collaboration fait en sorte que les données et les idées circulent de manière transparente entre divers domaines.

L’objectif est d’appliquer les outils génomiques émergents pour évaluer la valeur écologique et économique de la biodiversité dans les prairies. La portée s’étend à la compréhension de la façon dont la diversité génétique peut améliorer la résilience et la séquestration du carbone dans le sol, en particulier face aux changements climatiques et au besoin urgent d’atténuation des gaz à effet de serre.

En fin de compte, la somme de ces efforts de recherche facilitera l’adoption de pratiques de gestion des prairies limitant les émissions de gaz à effet de serre, ce qui aidera le Canada à atteindre de façon durable ses objectifs en matière de changement climatique.

Mais quel est le rapport avec la génomique?

La génomique est l’étude de l’ensemble complet du matériel génétique d’un organisme, y compris des interactions des gènes entre eux et avec l’environnement. En étudiant ces interactions complexes, cette équipe de recherche espère fournir aux producteurs canadiens une trousse d’outils – une boussole génomique qui les guidera vers des pratiques de gestion durable des prairies.

« Dans le grand récit de la durabilité environnementale, le rôle de la génomique dans les prairies ne consiste pas seulement à décoder l’ADN; il consiste aussi à déchiffrer le langage de la résilience, de l’adaptabilité et d’un avenir plus vert pour le Canada. »

- Sean Asselin, Ph. D., chercheur scientifique à Agriculture et Agroalimentaire Canada

Grâce à l’élaboration conjointe avec des groupes de producteurs, des organisations non gouvernementales et les Premières Nations, l’équipe appliquera des outils génomiques pour quantifier le lien entre la biodiversité microbienne et la biodiversité des insectes, d’une part, et la diversité génétique et spécifique des espèces végétales indigènes et une séquestration accrue du sol, d’autre part. Ils étudieront également la façon dont ces relations influencent les services écologiques dans les systèmes de prairies indigènes, en particulier les services réduisant les gaz à effet de serre et augmentant la séquestration du carbone dans le sol. Les données obtenues serviront à établir des cibles de diversité pour atténuer les émissions de gaz à effet de serre, et restaurer les prairies indigènes et les systèmes de pâturage.

Elles serviront à déterminer si les indicateurs élaborés dans le cadre de ce projet peuvent être détectés dans les prairies nouvellement établies, ce qui permettra aux scientifiques de mettre au point de nouveaux outils pour prévoir rapidement le potentiel des services écologiques des parcours naturels et des pâturages à ensemencement diversifié.

Les chercheurs comprennent que le coût et la disponibilité des semences d’espèces indigènes peuvent être un obstacle à l’adoption; le projet comportera donc également des sondages auprès des producteurs et du public afin de mieux comprendre les avantages et les obstacles perçus à l’utilisation des espèces indigènes, et la valeur associée aux services écosystémiques qu’ils produisent. Ces données seront utilisées pour améliorer les modèles économiques de services écologiques afin d’encourager l’adoption des espèces indigènes.

Alors que le projet n’en est qu’à ses débuts, les chercheurs croient que la boîte à outils pourrait prendre la forme d’une application ou d’un site Web destinée aux utilisateurs finals qui permettrait aux gestionnaires des terres (de parcours naturels ou de pâturages ensemencés) de prendre des décisions éclairées au sujet de leurs terres en estimant la valeur de la biodiversité, y compris des différents groupes végétaux des prairies dans leurs activités, ainsi que la valeur de la séquestration du carbone dans le sol. C’est une façon de prendre en compte non seulement les avantages économiques, mais également la durabilité environnementale.

Principales découvertes et principaux avantages

• Les prairies sont vitales pour la durabilité environnementale et la santé écologique, car elles atténuent les émissions de dioxyde de carbone.
• À l’échelle mondiale, les prairies stockent 33 % du carbone terrestre et 38 % plus de carbone que les cultures annuelles.
• L’objectif de ce projet est de préserver les prairies indigènes afin d’augmenter la séquestration du carbone dans le sol et d’atténuer les émissions de dioxyde de carbone.
• M. Asselin et ses collègues :
  • cherchent des moyens d’éviter la conversion des prairies et des pâturages indigènes en terres pour les cultures annuelles;
  • cherchent une meilleure façon d’étudier les premiers indicateurs qui prédisent des changements dans les stocks de carbone du sol et d’identifier les principaux indicateurs microbiens du sol liés à une augmentation des stocks de carbone dans le sol;
  • identifient les obstacles à l’adoption d’espèces indigènes dans les systèmes de production fourragère;
  • appliquent la génomique pour examiner le matériel génétique et identifier les caractères de tolérance au stress;
  • mettent au point des mélanges de fourrage résilients à l’aide d’outils génomiques.

Galerie de photos

Renseignements connexes

• Profil AAC — Sean Asselin, Ph. D.
• Profil AAC — Hongjie Zhang, Ph. D.
• Centre de recherche et de développement de Swift Current
• Genome Prairie: Grassland genomics for greenhouse gas mitigation (GG4GHG) (en anglais seulement)
• À l’avantage des éleveurs de bovins et de l’environnement : la valeur des plantes fourragères indigènes