Les microbes affamés d'énergie peuvent être la force qui provoque le stockage d'énormes quantités de carbone dans les sols profonds, selon une étude du Dartmouth College. La recherche révèle que moins d'énergie alimentaire en profondeur rend plus difficile la décomposition des dépôts de carbone organique, créer un entrepôt souterrain pour l'élément chimique déstabilisant le climat.

L'étude, Publié dans Biologie et biochimie des sols , décrit les conditions qui sous-tendent si le sol profond agit comme une source ou un puits de carbone.

Le devenir du carbone des sols profonds est d'une importance majeure pour les chercheurs qui étudient le changement climatique. On estime que 2400 gigatonnes de carbone sont stockées dans le sol, dont les deux tiers se situent en dessous de 20 cm de profondeur. La quantité de carbone des sols profonds à elle seule est environ le double de la quantité de carbone sous forme de dioxyde de carbone qui existe dans l'atmosphère terrestre.

Si les taux de décomposition augmentent en raison du changement climatique, puis le carbone stocké dans les sols profonds sera libéré dans l'atmosphère sous forme de gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone. La recherche a testé comment la décomposition change avec la profondeur du sol pour aider à prédire si le carbone du sol profond serait vulnérable à de tels changements induits par le climat.

"Le carbone des sols profonds est très important pour comprendre l'avenir du changement climatique, " a déclaré Caitlin Hicks Pries, professeur adjoint de biologie à Dartmouth. « Comprendre les forces qui font que tant de carbone et tout son potentiel de gaz à effet de serre sont stockés sous terre nous aide à prédire à quoi ressemblera notre futur climat. »

Le carbone organique du sol provient de la décomposition des plantes mortes et peut rester dans le sol pendant des milliers d'années. L'équipe de recherche a entrepris de voir comment la litière de racines se décompose à différentes profondeurs pour comprendre pourquoi une partie du carbone des sols profonds peut être stockée pendant une si longue période et pourquoi d'autres carbones sont libérés dans l'atmosphère.

L'équipe a incubé des racines à des profondeurs allant de 15 cm à 95 cm dans un peuplement de conifères vieux de 80 ans dans les contreforts des montagnes de la Sierra Nevada en Californie. Selon l'étude, la perte de carbone de la litière racinaire au cours des six premiers mois était similaire à toutes les profondeurs. Cependant, après 30 mois, la perte de carbone était significativement plus lente aux plus grandes profondeurs.

L'équipe a découvert que la plus petite quantité d'énergie qui est facilement disponible pour les microbes sous forme de carbone dissous pourrait être la raison d'une décomposition plus lente. En raison des taux de décomposition plus lents, le carbone est plus susceptible d'être stocké à long terme.

« Les fines racines vivantes nourrissent le sol avec des substrats qui sont comme des bonbons pour les microbes. L'absence de cette source d'énergie en profondeur prive les microbes de l'énergie dont ils ont besoin pour décomposer efficacement les racines mortes, " a déclaré Hicks Pries.

Pour mener l'étude, l'équipe s'est également appuyée sur le modèle Carbon Organisms Rhizosphere and Protection in the Soil Environment développé à l'Université de Princeton et à l'Université de Californie, Merced. Connu sous le nom de CORPSE, le programme prédit l'activité microbienne et permet aux chercheurs de voir comment la quantité d'énergie disponible se traduit par des processus biologiques pour décomposer les racines.

CORPSE a montré que la décomposition se déroule relativement rapidement lorsque l'énergie alimentaire est disponible, mais que sans source d'énergie extérieure, les microbes en profondeur perdent la capacité de décomposer les racines.

« CORPSE nous permet de nous concentrer sur le rôle du vivant dans le processus de décomposition lors de l'étude du carbone du sol, plutôt que de simplement regarder la matière qui se décompose, " dit Benjamin Sulman, un scientifique de projet à l'Université de Californie, Merced. "Cette étude montre pourquoi il est important d'inclure ces processus biologiques dans les modèles informatiques que nous utilisons pour faire des prédictions sur la façon dont les écosystèmes et le climat changeront à l'avenir."

Bien que les résultats ne prédisent pas la quantité de carbone qui sera libérée des sols profonds dans un laps de temps donné, les résultats permettent aux chercheurs de comprendre comment un changement des conditions climatiques pourrait avoir un impact sur le devenir du carbone des sols profonds.

Par exemple, une augmentation des précipitations pourrait transporter plus d'énergie sous forme de carbone organique dissous vers des sols plus profonds et entraîner une plus grande libération de carbone dans l'atmosphère. Un changement de plantes dominantes vers des espèces à racines fines et profondes, pourrait également forcer plus de carbone dans l'atmosphère, alors que les plantes à racines grossières pourraient avoir l'impact inverse.

« Nous devrions être inquiets car, à mesure que les températures se réchauffent, ce carbone organique du sol profond a le potentiel d'être libéré sous forme de dioxyde de carbone forçant une rétroaction positive au changement climatique, " a déclaré Hicks Pries.

Selon le journal, les processus contrôlant le cycle du carbone organique des sols profonds ont reçu peu d'attention même si plus de la moitié du carbone du sol mondial est stocké en dessous de 20 cm.

"Cette approche passe à côté de l'énorme quantité de carbone qui réside dans les sols profonds, " a déclaré Hicks Pries.

La recherche indique que le niveau d'humidité et la température n'ont pas d'impact direct sur les taux de décomposition dans les sols profonds et que l'abondance microbienne n'a probablement pas d'impact non plus. Des niveaux d'azote plus faibles pourraient être un facteur, mais des tests supplémentaires seraient nécessaires.