Expérience sur le terrain dans la végétation de la toundra dans le nord de la Suède. Les chambres à toit ouvert simulent le réchauffement futur du sol et des plantes causé par le changement climatique, et de la litière de feuilles est ajoutée pour simuler une chute de litière accrue causée par l'expansion des bouleaux et des saules (Photo :Anders Michelsen)
Dans le nord de la Scandinavie, les arbustes s'étendent dans la toundra, où la fixation de l'azote de l'air est principalement réalisée par les cyanobactéries associées aux mousses. En outre, une meilleure fixation de l'azote stimule la croissance des plantes. De nouvelles recherches montrent qu'à mesure que les arbustes plus grands s'étendent dans la toundra, les nutriments contenus dans la litière de feuilles favoriseront ou réduiront la fixation de l'azote, selon l'espèce arbustive qui domine. Les résultats scientifiques ont récemment été montrés par les scientifiques Kathrin Rousk et Anders Michelsen du Centre for Permafrost et du Département de biologie de l'Université de Copenhague, et est maintenant publié dans Biologie du changement global .
Les mousses de la toundra subarctique sont colonisées par des bactéries qui fixent l'azote atmosphérique (N2), et ensemble, ils peuvent contribuer à 50 pour cent de l'apport total d'azote dans l'écosystème. Malgré ce rôle clé, les effets du réchauffement climatique et de l'augmentation de l'apport de litière résultant de l'expansion des arbustes sur la fixation de N2 dans les mousses sont ambigus.
La professeure adjointe Kathrin Rousk du Département de biologie explique :"Pour aider à prédire le rôle de la fixation de N2 associée à la mousse dans un futur climat chaud, nous avons quantifié la fixation de N2 tout au long de la période sans neige dans la toundra subarctique. Nous avons utilisé les données d'une expérience sur le terrain dans le nord de la Suède, dans lequel le changement climatique a été simulé avec des chambres à toit ouvert pour augmenter la température de l'air et du sol, et avec l'ajout de litière végétale de saule et d'arbustes de bouleau."
Les résultats montrent que la fixation de N2 était la plus élevée dans les chambres chauffées et dans les parcelles d'ajout de litière de bouleau (environ 3 kg N ha-1 an-1), tandis que les ajouts de litière de saule ont entraîné une diminution des taux de fixation de N2 (moins de 2 kg N ha-1 an-1).
Micrographie de feuilles de mousse avec insert micrographie d'une chaîne d'algues bleu-vert (cyanobactéries) (rouge) sur un c. Fragment de 0,1 mm de long d'une feuille de mousse (vert). Les micrographies des cyanobactéries, qui fixent le N2 libre de l'air, sont prises dans un microscope à fluorescence avec un filtre vert (grossissement 200x). Micrographies de Kathrin Rousk
Rousk dit, "Le réchauffement entraînera une augmentation des taux de fixation de N2 dans les mousses, tandis que les conséquences d'une nouvelle expansion des arbustes dépendront de l'invasion d'arbustes dominants - l'expansion du saule limitera probablement l'apport d'azote via la fixation de N2, considérant qu'une prédominance d'arbustes de bouleau augmentera la fixation de N2 et avec cela, apport d'azote à l'écosystème.
La quantité de N2 qui est fixée est importante car l'azote est un élément nutritif essentiel pour la croissance des plantes et n'est disponible qu'en quantité limitée dans les écosystèmes arctiques. La disponibilité de l'azote influence la quantité de CO2 que les plantes sont capables d'acquérir grâce à la photosynthèse, et par conséquent, il a un impact sur le bilan carbone. Les changements dans la fixation de N2 dus au réchauffement climatique modifieront l'apport d'azote aux écosystèmes arctiques avec des conséquences importantes pour la croissance des plantes.
