Deux chercheurs de l'Université d'État du Montana ont joué un rôle majeur dans la découverte de la contribution des communautés microbiennes de la fonte des glaciers au cycle du carbone de la Terre. une découverte qui a des implications mondiales alors que la majeure partie des glaciers de la Terre rétrécit en réponse au réchauffement climatique.

Heidi Smith, un chercheur postdoctoral, et Christine Foreman, professeur agrégé de génie chimique et biologique, tous deux du Center for Biofilm Engineering du Collège d'ingénierie de MSU, étaient co-auteurs d'un article publié dans la prestigieuse revue Géosciences de la nature . L'article a été publié sur le site Web de la revue le 3 avril.

Intitulé « Formation microbienne de carbone organique labile dans les environnements glaciaires antarctiques, " l'article a été co-écrit par des chercheurs de l'Université du Colorado à Boulder, le US Geological Survey, Université de Stockholm en Suède et Institut Max Planck de microbiologie marine en Allemagne.

L'article remet en question la théorie dominante selon laquelle les micro-organismes trouvés dans l'eau de fonte glaciaire consomment principalement du carbone organique ancien qui était autrefois déposé sur les surfaces glaciaires et incorporé dans la glace lors de la formation des glaciers.

"Nous avons senti qu'il y avait une autre facette de l'histoire, " dit Smith, l'auteur principal du journal. Smith a obtenu un doctorat. en écologie et sciences de l'environnement au département des ressources foncières et des sciences de l'environnement de la MSU en 2016, avec Foreman comme conseiller.

"Ce que nous avons montré pour la première fois, c'est qu'une grande partie du carbone organique provient plutôt de bactéries photosynthétiques" qui se trouvent également dans la glace et qui deviennent actives à mesure que la glace fond, dit Smith. Comme les plantes, ces bactéries absorbent le dioxyde de carbone et fournissent à leur tour une source de matière organique.

L'équipe de recherche a fait la découverte après avoir échantillonné l'eau de fonte d'un grand ruisseau coulant à la surface d'un glacier dans la région des vallées sèches de McMurdo en Antarctique en 2012.

Après, Smith a passé deux mois à l'Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême, Allemagne, avec le soutien du programme phare de formation interdisciplinaire de la National Science Foundation, l'enseignement supérieur intégratif et le stage de recherche. Là, elle a travaillé avec des collègues pour suivre comment différents isotopes du carbone se sont déplacés dans l'écosystème de l'eau de fonte, permettant à l'équipe de déterminer l'origine et l'activité du carbone.

Les chercheurs ont finalement découvert que les microbes glaciaires utilisaient le carbone produit par les bactéries photosynthétiques à un taux plus élevé que les plus anciens, molécules de carbone plus complexes déposées dans la glace, car le carbone bactérien est plus "labile, " ou facilement décomposé. Le carbone labile "est un peu comme une barre Snickers, " ce qui signifie que c'est rapide, source de nourriture énergisante la plus disponible pour les microbes, dit Smith.

De plus, les chercheurs ont découvert que les bactéries photosynthétiques produisaient environ quatre fois plus de carbone que ce qui était absorbé par les microbes, entraînant un excès de carbone organique rejeté en aval. "L'impact écologique de ce carbone organique produit biologiquement sur les écosystèmes en aval sera amplifié en raison de sa nature hautement labile, " dit Foreman.

Bien que les cours d'eau glaciaires individuels exportent des quantités relativement faibles de carbone organique, la grande masse de glaciers, qui couvrent plus de 10 pour cent de la surface de la Terre, signifie que le ruissellement glaciaire total est une source importante de matière. Le carbone organique marin sous-tend des processus écologiques de grande envergure tels que la production de phytoplancton, le fondement de la chaîne alimentaire des océans.

Alors que les glaciers fondent de plus en plus et libèrent la production biologique, carbone labile, « nous pensons que les communautés microbiennes marines seront les plus impactées, " Smith a déclaré. "Nous espérons que cela génère plus de discussion."

Dans un commentaire "News and Views" accompagnant l'article de Nature Geoscience, Elisabeth Kujawinski, un scientifique titulaire à la Woods Hole Oceanographic Institution, a qualifié le travail de l'équipe de « combinaison élégante » de méthodes de recherche.

Combiné avec une autre étude publiée dans le même numéro de Géosciences de la nature , sur le cycle du carbone microbien au Groenland, L'article de Smith "dégonfle l'idée que les surfaces des glaciers sont de mauvais hôtes pour le métabolisme microbien, " selon Kujawinski. Les deux études " ont établi que le cycle du carbone microbien à la surface des glaciers ne peut être ignoré, " elle a ajouté.