Un squelette de feuille avec des invertébrés, emplacement inconnu. Crédit :Walter Dodds
On s'attend à ce que les émissions de carbone dans l'atmosphère provenant des ruisseaux et des rivières augmentent à mesure que les températures de l'eau plus chaudes stimulent des taux plus rapides de décomposition de la matière organique.
Mais une nouvelle étude dirigée par Jennifer J. Follstad Shah, chercheuse de l'Université de l'Utah, en collaboration avec une équipe de 15 scientifiques aux États-Unis et en Europe, suggère que ces taux de décroissance pourraient ne pas augmenter autant que prévu. En réalité, l'étude indique que les taux de dégradation moyens peuvent augmenter de 5 à 21 pour cent avec une augmentation de 1 à 4 degrés Celsius de la température de l'eau, soit la moitié de l'augmentation de 10 à 45 pour cent prévue par la théorie métabolique. La température annuelle moyenne de l'eau de certains ruisseaux et rivières augmente actuellement à un taux annuel d'environ 0,01 degré à 0,1 degré Celsius en raison des changements climatiques et de l'utilisation des terres.
L'étude "Synthèse globale de la sensibilité à la température de la décomposition de la litière de feuilles dans les ruisseaux et les rivières" a été publiée le 28 février dans Biologie du changement global .
Les ruisseaux et les rivières couvrent environ 3 pour cent de la surface terrestre de la Terre, mais sont un contributeur important au cycle mondial du carbone. Ces cours d'eau constituent un habitat majeur où la matière organique telle que la litière de feuilles est transformée par des processus physiques et la consommation par les microbes et les invertébrés. Une partie de la matière organique consommée contribue à la croissance de ces organismes, mais une partie est « perdue » en aval car les invertébrés déchirent la litière en morceaux plus petits et une partie est émise dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone par la respiration.
Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique et à l'acidification des océans.
Une eau plus chaude favorise la décomposition de la matière organique, mais il n'est pas clair si le changement climatique entraînera une augmentation des émissions de carbone dans l'atmosphère par rapport au carbone transporté en aval vers l'océan.
"Ce processus n'est pas aussi évident que la fonte des calottes glaciaires et les impacts sur une créature charismatique comme l'ours polaire, mais c'est un indicateur important du changement climatique mondial, " Follstad Shah a dit, et une qui a des implications pour les valeurs utilisées dans les modèles de changement climatique.
"Il y a encore beaucoup de choses sur le cycle du carbone que nous ne comprenons pas, ", a-t-elle déclaré. "Comprendre la sensibilité à la température des processus écosystémiques qui régissent le cycle du carbone est impératif à mesure que les températures mondiales augmentent."
Une rivière de la Colombie-Britannique où certaines données ont été recueillies et incluses dans notre synthèse. Crédit :Antoine Lecerf
La nouvelle étude a examiné les données de plus de 1, 000 rapports représentant 41 pays et 85 genres végétaux différents pour quantifier la sensibilité de la répartition des déchets dans les ruisseaux et les rivières aux changements de température. Il a pris en compte la densité d'invertébrés, la position globale et la qualité de la litière en tant que facteurs contrôlant la sensibilité à la température de la décomposition de la litière.
L'étude a révélé que la hausse des températures augmentera probablement le taux de décomposition de la litière, mais pas aussi rapidement que prévu sur la base de la théorie métabolique, dit Follstad Shah. La théorie métabolique postule que le taux métabolique des organismes, qui dépend en partie de la température, régit les processus écologiques. Dans ce cas, selon la théorie métabolique, le taux de décomposition de la litière dépendrait du taux métabolique des organismes des cours d'eau, qui est stimulé par des températures élevées.
Follstad Shah et ses collègues ont découvert que la sensibilité à la température de la décomposition de la litière était plus grande dans les biomes tropicaux que tempérés. L'étude estime qu'une augmentation d'environ 10 pour cent du taux de décomposition de la litière ne nécessite qu'une augmentation de 1 degré Celsius dans les tropiques, mais une augmentation de 4 degrés Celsius dans les biomes tempérés.
La sensibilité à la température variait entre les différents types de plantes, ce que les données suggèrent peut être dû à des différences dans la chimie des feuilles. L'étude a également révélé que la sensibilité à la température de la décomposition de la litière de feuilles était similaire, qu'elle soit médiée par des microbes seuls ou par des microbes et des invertébrés.
Cela suggère que l'équilibre entre la quantité de dioxyde de carbone libérée et la quantité de carbone restant sous forme solide - les feuilles mortes se déplaçant en aval sous forme de particules plus petites vers un océan - devrait rester relativement constant même si les températures augmentent, dit Follstad Shah. Il suggère également qu'il est possible de faire une première, prévision à grande échelle de la réponse du taux de dégradation aux températures modifiées des cours d'eau.
"Notre étude est applicable aux efforts utilisant des mesures standardisées pour évaluer la santé des ruisseaux et des rivières, " elle a dit.
De nombreux ruisseaux et rivières dans le monde sont altérés. Parfois, la dégradation est due à des changements de température de l'eau ou à d'autres formes de pollution.
« La décomposition de la litière est un processus intégratif. Elle peut être considérée comme un système digestif, " Follstad Shah a déclaré. "Nous pouvons déterminer si un ruisseau ou une rivière est en bon état si nous savons comment la répartition des déchets devrait changer selon différents paramètres, semblable à la façon dont les médecins diagnostiquent la santé humaine.
