Résumé :

Le changement climatique entraîne des modifications significatives des écosystèmes terrestres, notamment de l'équilibre délicat des cycles biogéochimiques des océans. Parmi les principales préoccupations figurent la dynamique changeante du méthane (CH4) et de l'oxyde nitreux (N2O), deux puissants gaz à effet de serre qui jouent un rôle crucial dans le système climatique terrestre. Ces gaz sont produits et consommés par divers processus biologiques, physiques et chimiques dans les océans, et leur cycle est influencé par de multiples facteurs du changement climatique. Dans cet article, nous explorons les efforts de recherche en cours pour comprendre comment les facteurs du changement climatique remodèlent les cycles océaniques du CH4 et du N2O, en mettant en évidence les découvertes récentes, les lacunes dans les connaissances et les orientations de recherche futures.

1. Réchauffement des températures océaniques :

L’augmentation des températures des océans due à l’absorption de chaleur anthropique a un impact significatif sur le cycle du CH4 et du N2O. Les eaux plus chaudes accélèrent les processus microbiens, conduisant potentiellement à une production accrue de CH4 et à une dénitrification du N2O. Cependant, la réponse de ces processus aux changements de température peut varier selon les différentes régions océaniques et écosystèmes, en fonction des communautés microbiennes spécifiques et des conditions environnementales.

2. Acidification des océans :

L'acidification des océans, résultant de l'absorption accrue de dioxyde de carbone (CO2), modifie l'équilibre du pH de l'eau de mer. Cela peut affecter la solubilité, la production et la consommation de CH4 et de N2O de manière complexe. Par exemple, l’acidification peut réduire la production de CH4 par certains micro-organismes méthanogènes tout en stimulant la production de N2O par le biais de processus de nitrification et de dénitrification.

3. Changements dans la circulation océanique :

Les changements dans les courants océaniques, les schémas de mélange et l'intensité de la remontée d'eau influencent le transport, la distribution et le devenir du CH4 et du N2O dans la colonne d'eau. Une circulation altérée peut modifier la disponibilité des nutriments, les concentrations d’oxygène et les habitats des communautés microbiennes responsables du cycle du CH4 et du N2O, ayant un impact sur leurs taux de production et de consommation.

4. Perte de glace marine :

La perte de glace de mer dans l’Arctique et l’Antarctique expose à l’atmosphère des eaux auparavant couvertes de glace, entraînant des changements dans la disponibilité de la lumière, la température et la dynamique des nutriments. Ces changements affectent la croissance et l’activité du phytoplancton, qui joue un rôle important dans le cycle du CH4 et du N2O. En outre, la fonte des calottes glaciaires et des glaciers libère des panaches d’eau douce qui peuvent influencer les modèles de stratification et de circulation dans les océans polaires, modifiant ainsi davantage le cycle du CH4 et du N2O.

5. Désoxygénation et anoxie :

La désoxygénation des océans induite par le changement climatique et l’expansion des zones anoxiques affectent les processus microbiens impliqués dans le cycle du CH4 et du N2O. Les environnements anoxiques favorisent des voies métaboliques alternatives, telles que la méthanogenèse et la dénitrification, conduisant à une production accrue de CH4 et de N2O. Comprendre la dynamique et l’étendue de ces régions déficientes en oxygène est crucial pour prédire les changements futurs dans les émissions de gaz à effet de serre des océans.

Lacunes dans les connaissances et recherches futures :

Malgré d’importants efforts de recherche, des lacunes subsistent dans notre compréhension de la manière dont les facteurs du changement climatique remodèlent les cycles océaniques du CH4 et du N2O. Les domaines clés pour les recherches futures comprennent :

- Quantifier les effets individuels et interactifs de plusieurs facteurs de changement climatique sur les processus de cycle du CH4 et du N2O.

- Explorer le rôle des communautés microbiennes et leurs stratégies d'adaptation dans la médiation de la production et de la consommation de CH4 et de N2O dans des conditions environnementales changeantes.

- Enquête sur la variabilité régionale et mondiale dans les cycles du CH4 et du N2O dans différents bassins océaniques et écosystèmes.

- Développement de modèles couplés climat-biogéochimiques qui peut prédire avec précision les changements futurs dans les émissions océaniques de CH4 et de N2O selon divers scénarios de changement climatique.

En comblant ces lacunes dans les connaissances, les chercheurs visent à améliorer notre compréhension de l’interaction dynamique entre les facteurs du changement climatique et les cycles océaniques du CH4 et du N2O. Ces connaissances sont essentielles pour élaborer des stratégies d'atténuation efficaces afin de minimiser l'impact des activités humaines sur le système climatique terrestre et les environnements marins.