Les dépôts d'azote causés par les activités humaines peuvent entraîner une augmentation de la production de phytoplancton dans les lacs boréaux. La réponse des lacs boréaux aux dépôts d'azote dépendra fortement de la teneur en carbone organique de chaque lac, qui devraient augmenter avec le futur climat plus chaud et plus humide. Ceci selon une thèse à l'Université d'Umeå.

L'augmentation mondiale des dépôts d'azote inorganique via la combustion de combustibles fossiles, la fertilisation et la foresterie sont intervenues de manière drastique dans le cycle naturel de l'azote de la Terre. Réseaux trophiques des lacs boréaux, qui ont historiquement reçu peu de dépôts d'azote jusqu'à présent, devraient être particulièrement sensibles aux augmentations de la disponibilité de l'azote inorganique.

Simultanément, changement global médié par le réchauffement, augmentation des précipitations, et la réduction des dépôts atmosphériques de sulfate augmente les charges de carbone organique dissous terrestre dans les systèmes aquatiques.

Cependant, des expériences sur l'ensemble d'un lac démontrant les conséquences d'une disponibilité accrue d'azote inorganique et de carbone organique sur la productivité et la structure du réseau trophique dans les lacs boréaux naturels ont fait défaut jusqu'à présent.

Pour répondre à ces questions, Anne Deininger a mené des expériences de fertilisation azotée sur l'ensemble du lac. Elle a étudié six lacs du nord de la Suède avec des concentrations de carbone organique naturellement différentes (deux lacs clairs, deux lacs avec des niveaux intermédiaires de carbone organique, et deux lacs riches en carbone organique, "marron") sur trois ans.

Le dispositif comprenait un an de mesure des conditions de référence et deux ans avec des manipulations expérimentales de l'azote. Puis, Anne Deininger a suivi comment l'azote ajouté est entré dans la chaîne alimentaire, comment cela a affecté différents groupes d'organismes, et enfin testé si la réponse différait en fonction des teneurs en carbone organique des lacs.

L'ajout de nitrate a nettement amélioré la production de phytoplancton et la biomasse dans tous les lacs expérimentaux. Cependant, Anne Deininger a découvert que cet effet stimulant de l'azote diminuait avec l'augmentation de la teneur en carbone organique du lac causée par la réduction de la lumière attribuée.

"Ce sont des résultats très intéressants car ils montrent que la réponse des réseaux trophiques des lacs boréaux à l'augmentation des dépôts d'azote est fortement liée à la concentration de carbone organique dans chaque lac. À son tour, cela signifie également que le changement global et ses effets sur le cycle global du carbone détermineront fortement la réponse des lacs boréaux aux changements dans les dépôts d'azote. C'est quelque chose sur lequel nous ne pouvions que spéculer jusqu'à présent, " dit Anne Deininger.

Une autre question importante abordée dans la thèse est de savoir comment les dépôts d'azote pourraient affecter les consommateurs de phytoplancton, et la structure du réseau trophique en général. De façon intéressante, De plus, la réponse des consommateurs (c'est-à-dire le zooplancton) à l'ajout d'azote différait en fonction de la teneur en carbone organique de chaque lac. Surtout dans les lacs plus clairs à faible teneur en carbone organique, le phytoplancton s'est tellement enrichi en azote qu'il est devenu un aliment de mauvaise qualité pour le zooplancton. Ainsi, bien que les ressources alimentaires augmentent avec l'ajout d'azote, sa qualité alimentaire réduite a entraîné une croissance réduite de leurs consommateurs et moins d'énergie transférée en amont de la chaîne alimentaire. Dans les lacs plus bruns et plus riches en carbone organique, la qualité de la nourriture n'a pas été réduite dans la même mesure que dans les lacs d'eau claire et le réseau trophique était clairement plus résistant à l'ajout d'azote.

"En résumé, ma thèse suggère que tout changement dans le paysage qui améliore la disponibilité de l'azote inorganique affectera particulièrement les réseaux trophiques dans la zone d'eau libre des lacs d'eau claire. En revanche, l'augmentation induite par le changement mondial de l'exportation de carbone organique de la terre vers les lacs boréaux se traduira par un plus grand nombre de lacs avec une production de phytoplancton et une biomasse plus faibles et avec des réseaux trophiques plus résistants à l'augmentation des dépôts d'azote, " dit Anne Deininger.

Surtout, comme prochaine étape, les recherches futures doivent déterminer où finit l'azote déposé dans les lacs riches en matières organiques. Comme il n'est pas absorbé aussi efficacement par le réseau trophique dans la zone d'eau libre, il pourrait entrer dans les voies microbiennes si le fond du lac est directement emporté par les eaux et absorbé par la végétation des berges en aval.

En période d'augmentation des capacités informatiques, la collecte de données empiriques d'expériences sur le terrain est cruciale pour construire des cadres prédictifs et des modèles permettant de diagnostiquer quand, où et comment les écosystèmes réagiront au changement global et aux changements dans les dépôts d'azote.

"Cela faisait partie de mon travail et développer de tels modèles est important, car cela aidera grandement notre capacité à gérer les futurs changements mondiaux. »