Depuis des siècles, la science dominante a indiqué que tout l'azote sur Terre disponible pour les plantes provient de l'atmosphère. Mais une étude de l'Université de Californie, Davis, indique que plus d'un quart provient du substratum rocheux de la Terre.

L'étude, à paraître le 6 avril dans la revue Science , a constaté que jusqu'à 26 pour cent de l'azote dans les écosystèmes naturels provient des roches, avec la fraction restante de l'atmosphère.

Avant cette étude, l'apport de cet azote au système terrestre mondial était inconnu. La découverte pourrait grandement améliorer les projections du changement climatique, qui reposent sur la compréhension du cycle du carbone. Cette source d'azote nouvellement identifiée pourrait également alimenter le cycle du carbone terrestre, permettre aux écosystèmes de retirer plus d'émissions de l'atmosphère, disaient les auteurs.

"Notre étude montre que l'altération de l'azote est une source importante de nutrition pour les sols et les écosystèmes du monde entier, " a déclaré le co-auteur principal Ben Houlton, professeur au département des terres de l'UC Davis, Air and Water Resources et directeur de l'UC Davis Muir Institute. "Cela va à l'encontre du paradigme séculaire qui a jeté les bases des sciences de l'environnement. Nous pensons que cet azote peut permettre aux forêts et aux prairies de séquestrer plus d'émissions de CO2 provenant de combustibles fossiles qu'on ne le pensait auparavant."

L'altération est la clé

Les écosystèmes ont besoin d'azote et d'autres nutriments pour absorber la pollution par le dioxyde de carbone, et il y en a une quantité limitée disponible à partir des plantes et des sols. Si une grande quantité d'azote provient des roches, cela aide à expliquer comment les écosystèmes naturels comme les forêts boréales sont capables d'absorber des niveaux élevés de dioxyde de carbone.

Mais pas n'importe quelle roche peut lessiver l'azote. La disponibilité de l'azote des roches est déterminée par l'altération, qui peut être physique, comme par le mouvement tectonique, ou chimique, comme lorsque les minéraux réagissent avec l'eau de pluie.

C'est principalement pourquoi l'altération de l'azote des roches varie selon les régions et les paysages. L'étude a indiqué que de vastes régions d'Afrique sont dépourvues de substrat rocheux riche en azote, tandis que les latitudes septentrionales ont certains des niveaux les plus élevés d'altération de l'azote rocheux. On estime que les régions montagneuses comme l'Himalaya et les Andes sont des sources importantes d'altération de l'azote des roches, similaire à l'importance de ces régions pour les taux d'altération et le climat mondiaux. Prairies, toundra, les déserts et les forêts connaissent également des taux importants d'altération par l'azote des roches.

Géologie et séquestration du carbone

La cartographie des profils nutritionnels dans les roches en fonction de leur potentiel d'absorption de carbone pourrait aider à prendre en compte les considérations de conservation. Les zones avec des niveaux plus élevés d'altération par l'azote de la roche peuvent être en mesure de séquestrer plus de carbone.

"La géologie pourrait avoir un contrôle énorme sur les systèmes qui peuvent absorber le dioxyde de carbone et ceux qui ne le font pas, " a déclaré Houlton. " En pensant à la séquestration du carbone, la géologie de la planète peut aider à guider nos décisions sur ce que nous conservons. »

Écart mystérieux

L'ouvrage élucide également le « cas de l'azote manquant ». Depuis des décennies, les scientifiques ont reconnu que plus d'azote s'accumule dans les sols et les plantes que ne peut l'expliquer l'atmosphère seule, mais ils ne pouvaient pas identifier ce qui manquait.

"Nous montrons que le paradoxe de l'azote est gravé dans la pierre, " a déclaré le co-auteur principal Scott Morford, un étudiant diplômé de l'UC Davis au moment de l'étude. "Il y a assez d'azote dans les roches, et il se décompose assez rapidement pour expliquer les cas où il y a eu ce mystérieux écart. »

Dans des travaux antérieurs, l'équipe de recherche a analysé des échantillons de roches anciennes prélevés dans les montagnes Klamath du nord de la Californie pour découvrir que les roches et les arbres environnants contenaient de grandes quantités d'azote. Avec l'étude en cours, les auteurs ont construit sur ce travail, analyser le bilan azoté de la planète, des proxys géochimiques et la construction d'un modèle spatial d'altération de l'azote pour évaluer la disponibilité de l'azote dans la roche à l'échelle mondiale.

Les chercheurs disent que le travail n'a pas d'implications immédiates pour les agriculteurs et les jardiniers, qui dépendent grandement de l'azote sous des formes naturelles et synthétiques pour cultiver de la nourriture. Des travaux antérieurs ont indiqué que certains nitrates de fond dans les eaux souterraines peuvent être attribués à des sources rocheuses, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre combien.

Réécriture de manuels

« Ces résultats vont nécessiter une réécriture des manuels, " a déclaré Kendra McLauchlan, directeur de programme à la Division de biologie environnementale de la National Science Foundation, qui a cofinancé la recherche. "Bien qu'il y ait eu des indices que les plantes pourraient utiliser l'azote dérivé de la roche, cette découverte brise le paradigme selon lequel la source ultime d'azote disponible est l'atmosphère. L'azote est à la fois le nutriment limitant le plus important sur Terre et un polluant dangereux, il est donc important de comprendre les contrôles naturels de son offre et de sa demande. L'humanité dépend actuellement de l'azote atmosphérique pour produire suffisamment d'engrais pour maintenir l'approvisionnement alimentaire mondial. Une découverte de cette ampleur ouvrira une nouvelle ère de recherche sur ce nutriment essentiel."