Les chercheurs ont échantillonné le sol à divers endroits le long du plateau Edwards au Texas pour déterminer les effets des précipitations historiques sur la respiration du sol par les microbes. Les microbes vivant dans la région vert foncé ont eu des précipitations historiques de 34 à 38 pouces entre 1961 et 1990, tandis que ceux de la région rouge foncé ont connu moins de 14 pouces de pluie au cours de la même période. Les microbes des zones les plus humides émettent deux fois plus de carbone que ceux des zones les plus sèches. Crédit :Mapping réalisé par Jenny Weisburg.
Les scientifiques savent que les microbes vivant dans le sol peuvent jouer un rôle majeur dans la production de carbone atmosphérique qui peut accélérer le changement climatique, mais maintenant, des chercheurs de l'Université du Texas à Austin ont découvert que les microbes du sol des sites historiquement plus humides sont plus sensibles à l'humidité et émettent beaucoup plus de carbone que les microbes des régions historiquement plus sèches. Les résultats, rapporté aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , ouvrir la voie à une modélisation climatique plus précise et améliorer la compréhension des scientifiques des différences régionales distinctes dans la vie microbienne.
Les microbes dans le sol ajoutent entre 44 et 77 milliards de tonnes de carbone à l'atmosphère chaque année, soit plus que tous les combustibles fossiles réunis, grâce à un processus appelé respiration. Alors que la planète se réchauffe, la respiration du sol devrait augmenter, mais les prévisionnistes ont eu du mal à déterminer avec précision de combien. La nouvelle recherche indique que pour mieux prédire les changements dans la respiration du sol, les prévisionnistes doivent prêter attention non seulement au changement climatique mais aussi à l'histoire du climat, car les microbes réagissent différemment aux changements de leur environnement dans les zones plus humides et plus sèches.
Dans les régions avec plus de précipitations historiquement, Les microbes du sol respirent deux fois plus de carbone dans l'atmosphère que les microbes des régions plus sèches. Les scientifiques ont déterminé que cela était dû au fait que les microbes réagissaient différemment au changement :ceux des zones les plus humides étaient quatre fois plus sensibles aux changements d'humidité que leurs homologues des zones les plus sèches.
"Les modèles actuels supposent que les microbes du sol sur n'importe quel site dans le monde présentent les mêmes réponses aux changements environnementaux et le font instantanément, " dit Christine Hawkes, professeur de biologie intégrative, "mais nous avons démontré que les précipitations historiques façonnent la réponse respiratoire du sol."
La chercheuse Stephanie Kivlin carotte des parcelles de sol au Lady Bird Johnson Wildflower Center en conjonction avec l'une des trois expériences sur six ans qui ont révélé que la quantité de carbone émise par les microbes du sol est plus élevée dans les zones où il y a historiquement plus de précipitations dans le sol. Crédit :Christine Hawkes, L'Université du Texas à Austin
Il n'est pas clair si la compréhension de la façon dont les microbes du sol réagissent à l'humidité changerait radicalement les résultats des efforts mondiaux de modélisation du climat, lequel, jusque là, ont adopté différentes approches pour estimer comment la respiration du sol réagit à l'humidité. Intégrer la nouvelle découverte dans les modèles écosystémiques, cependant, pourrait aider à améliorer les prévisions basées sur les différences locales ou régionales de la respiration du sol et de l'histoire climatique.
Hawkes et l'équipe ont mené trois études à long terme impliquant des recherches sur le terrain et des expériences en laboratoire sur une période de six ans. Dans chaque cas, la conclusion était la même :les niveaux de précipitations historiques se sont avérés essentiels pour la façon dont les microbes du sol réagiraient au changement, affectant le résultat tout comme la température.
« Vous avez entendu parler de la crise de la réplication ? Eh bien, nous avons testé cela de trois manières différentes, et nous ne pouvions pas faire en sorte que les sols fassent quelque chose de différent, " dit Hawkes. " Cela suggère que l'héritage des précipitations limitera la fonction future du sol, mais nous avons besoin d'une étude plus approfondie pour déterminer de combien et pour combien de temps."
Les microbes du sol émettent des milliards de tonnes de carbone dans l'atmosphère chaque année. Une nouvelle étude de l'Université du Texas à Austin révèle que certains microbes produisent plus de carbone atmosphérique que d'autres, et que les niveaux de précipitations historiques déterminent la réponse de ces microbes. Crédit :Laboratoire national du Nord-Ouest du Pacifique
La recherche met également en évidence des nuances auparavant inconnues sur les communautés de microbes vivant sous terre. Simple et microscopique, les microbes possèdent néanmoins des traits distinctifs. Par décomposition et respiration, les microbes du sol affectent l'équilibre entre le carbone piégé sous terre et émis dans l'atmosphère, et cet équilibre n'est pas le même d'une communauté régionale à l'autre, les chercheurs de l'UT Austin ont appris. Ils ont examiné le sol collecté à divers endroits au Texas le long du plateau Edwards et ont découvert que les microbes des échantillons de sol les plus secs (vivant dans des zones avec un quart autant d'eau que les microbes des sols les plus humides) ont répondu avec une fraction des émissions de carbone que leur cousins des sols humides produits. Ces différences ont persisté indépendamment des autres caractéristiques du sol.
« Parce que les microbes sont petits et extrêmement divers, nous avons cette idée que lorsque l'environnement change, les microbes peuvent se déplacer rapidement ou déplacer les abondances locales pour suivre ce changement environnemental, " dit Hawkes. " Nous avons découvert, cependant, que les microbes du sol et leurs fonctions sont très résistants au changement. La résistance au changement environnemental est importante car cela signifie que les conditions locales antérieures limiteront le fonctionnement des écosystèmes face à un changement climatique. »
