« Surfaces de tourbe nue dans la zone de pergélisol discontinu de la toundra subarctique d'Europe de l'Est. De nouvelles recherches explorent la source d'émissions d'oxyde nitreux étonnamment élevées provenant de ces sols tourbeux nus dans la toundra arctique." Crédit :Groupe de recherche en biogéochimie de l'Université de Finlande orientale
Une nouvelle étude de l'Université de Finlande orientale présente, pour la première fois, l'empreinte isotopique du protoxyde d'azote produit par les sols arctiques. La découverte ouvre de nouvelles voies pour prédire les tendances futures de l'oxyde nitreux atmosphérique ainsi que pour identifier les mesures d'atténuation du changement climatique dans l'Arctique, une région particulièrement sensible au changement climatique.
L'oxyde nitreux (N2O) est un puissant gaz à effet de serre et également le deuxième plus grand contributeur à l'appauvrissement de la couche d'ozone dans la stratosphère. Il est produit naturellement par les sols, les sols agricoles et des forêts tropicales humides étant les principales sources de N2O dans l'atmosphère. Jusque récemment, les scientifiques ont supposé que les émissions d'oxyde nitreux étaient négligeables dans les régions climatiques plus froides comme l'Arctique et le subarctique.
Cette hypothèse, cependant, a été contredit par des scientifiques de l'Université de Finlande orientale il y a dix ans, lorsqu'ils ont découvert que les surfaces de tourbe nue dans les tourbières de pergélisol libéraient de grandes quantités de N2O, malgré la limitation générale de l'azote des écosystèmes de la toundra. Depuis, Les émissions de N2O et leurs processus sous-jacents ont fait l'objet de nombreuses recherches et, aussi, débat.
Dans une nouvelle étude, chercheurs de l'Université de Finlande orientale, avec des collègues de l'Institut vénézuélien de recherche scientifique (IVIC) et de l'Université de Californie, Berkeley, explorer la composition isotopique et les sources potentielles d'oxyde nitreux émis par les sols de la toundra subarctique. L'étude explore de nouvelles frontières en science polaire, et l'approche utilisée établit un héritage de données et de méthodologies qui ont le potentiel de relier l'écosystème arctique au cycle mondial du N2O.
Dans l'étude, les chercheurs ont examiné les isotopes de l'azote et de l'oxygène dans des échantillons de N2O prélevés sur des sites de tourbières de pergélisol dans le nord-ouest de la Russie. À l'aide de l'analyse des « préférences de site », les scientifiques ont également identifié les isotopes spécifiques occupant les deux sites d'azote différents au sein de la molécule d'oxyde nitreux. L'étude présente pour la première fois l'empreinte isotopique du N2O produit par les sols de la toundra arctique, contribuant ainsi à la compréhension des mécanismes de production de N2O dans cet environnement peu étudié.
Étant donné que différents processus microbiens laissent des empreintes isotopiques distinctes sur le protoxyde d'azote, les chercheurs espéraient également déterminer les quantités relatives d'oxyde nitreux émises par différents microbes traitant l'azote dans les sols de la toundra. Les résultats suggèrent que les émissions de N2O des sols de tourbe nue de la toundra pourraient être dues à la dénitrification des nitrifiants, un processus microbien qui transforme l'ammoniac (NH4) en N2 en une série d'étapes, dont l'un produit du protoxyde d'azote. Cependant, au cours de l'année d'étude, les émissions de N2O étaient faibles par rapport aux années précédentes, et les raisons des émissions élevées ne sont toujours pas claires. Les données isotopiques n'étaient pas assez concluantes, et même la technique sophistiquée de préférence de site n'a pas fourni suffisamment d'informations pour déterminer les rôles relatifs des différents microbes.
Néanmoins, les résultats sont précieux parce que les données sur l'oxyde nitreux isotopique de l'Arctique et du subarctique sont extrêmement rares. Les résultats pourraient aider à prévoir les tendances futures de l'oxyde nitreux atmosphérique et aider à identifier les mesures d'atténuation dans l'Arctique, une région particulièrement sensible au changement climatique. À l'avenir, Les émissions accrues de N2O provenant des sols naturels tels que la toundra subarctique pourraient masquer l'effet isotopique causé par les mesures d'atténuation dérivées de l'agriculture.