Azote, un nutriment essentiel pour les plantes, est le plus facilement absorbé par les plantes sous ses formes ammonium et nitrate. En raison des très faibles niveaux de nitrates trouvés dans le sol de la toundra arctique, les scientifiques avaient supposé que les plantes de ce biome n'utilisaient pas de nitrate. Mais une nouvelle étude co-écrite par quatre scientifiques du Marine Biological Laboratory (MBL) Ecosystems Center remet en question cette notion. L'étude a des implications importantes pour prédire quelles espèces végétales arctiques domineront à mesure que le climat se réchauffera, ainsi que la quantité de carbone que les écosystèmes de la toundra peuvent stocker.

L'étude, Publié dans Actes de l'Académie nationale des sciences , ont découvert que les plantes de la toundra à touffes du nord de l'Alaska absorbaient les nitrates à des taux comparables à ceux de la végétation des écosystèmes riches en nitrates. Le nitrate a contribué à environ un tiers de l'azote utilisé par les plantes de la toundra. Certaines des espèces étudiées, tel que Polygone bistorta , une plante à fleurs roses, a absorbé le nitrate à des taux encore plus élevés que les espèces trouvées dans les basses latitudes, environnements riches en nitrates.

Les résultats sont importants dans le contexte du changement climatique d'origine humaine, qui devrait augmenter l'azote, et potentiellement les nitrates, niveaux dans le sol de la toundra. Alors que le climat se réchauffe, les processus microbiens qui génèrent du nitrate pourraient s'accélérer. En outre, le pergélisol - une couche de sol sous la surface qui reste gelée toute l'année - pourrait dégeler, ajouter de l'azote supplémentaire à l'écosystème. Une partie de cet azote pourrait être convertie en nitrate.

La toundra à touffes couvre une grande partie du nord de l'Alaska et est actuellement composée de carex, couvre-sol herbacé, et arbustes ligneux (environ un tiers de couverture pour chacun). La productivité du paysage est limitée par la disponibilité de l'azote. S'il est libéré de cette limitation, espèces d'arbustes ligneux, comme le bouleau et le saule, pourrait devenir plus dominant et faire de l'ombre à d'autres plantes à mesure que le climat se réchauffe. La découverte que le nitrate est une importante source d'azote pour les plantes de la toundra devra être prise en compte dans les futures projections de la composition des espèces.

« Alors que les nutriments commencent à circuler plus rapidement et que la végétation commence à pousser plus rapidement, cela devrait stimuler toute la végétation de la toundra. Après un moment, les espèces ligneuses devraient pouvoir dépasser celles qui n'ont pas de tiges, ça ne peut pas tenir si haut. Donc tu as tendance à perdre les carex et les mousses et les lichens, " a expliqué le co-auteur de l'étude Ed Rastetter, chercheur principal au MBL Ecosystems Center et chercheur principal pour le site de recherche écologique à long terme de l'Arctique de la National Science Foundation à Toolik Lake, Alaska, où une partie de la recherche a été menée.

Parce que les cycles de l'azote et du carbone sont étroitement couplés, la découverte de l'équipe pourrait également modifier les projections de stockage ou de libération de carbone des écosystèmes arctiques à mesure que le climat se réchauffe. Le pergélisol du monde regorge de restes de plantes et d'animaux accumulés au cours de milliers d'années, et il contient deux fois plus de carbone que dans l'atmosphère actuellement.

Rastetter souligne que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer les conclusions de l'étude et mieux comprendre l'importance des nitrates par rapport aux autres formes d'azote dans les écosystèmes de la toundra arctique.