Une nouvelle étude menée par un chercheur postdoctoral de l'INSTAAR a révélé des changements spectaculaires dans l'écosystème d'un archipel éloigné de l'océan Arctique en réponse au récent changement climatique.

Publié aujourd'hui dans la revue en libre accès Rapports scientifiques , l'étude trouve des liens explicites entre les changements dans les systèmes biologiques et le changement climatique dans l'Arctique. Dans la lignée d'autres études, cela montre que l'Extrême-Arctique, qui se réchauffe plus vite que toute autre région de la Terre, subit déjà un changement rapide de l'écosystème et continuera de se transformer à l'avenir.

Lineke Woelders, actuellement à l'INSTAAR et précédemment titulaire d'un doctorat. étudiant à la KU Leuven, La Belgique, a profité de sa présence sur un lac très éloigné d'une île du Svalbard oriental pour prélever une carotte de sédiments du lac.

Le Svalbard oriental est une partie inhabitée de l'archipel du Svalbard dans l'océan Arctique, et est si inaccessible que les chercheurs n'ont que rarement pu s'y rendre pour récupérer des enregistrements et des observations directes. Woelders, avec les co-auteurs Keechy Akkerman et Wim Hoek (Université d'Utrecht) et Thomas van Hoof (TNO Applied Geosciences), faisait partie d'une croisière de recherche et de sensibilisation, Expédition scientifique néerlandaise Edgeøya Spitsbergen (SEES.NL), qui a emmené les chercheurs dans les îles du Svalbard oriental en août 2015.

L'avantage d'avoir une carotte de sédiments lacustre provenant d'un endroit si éloigné des centres de population est qu'elle peut montrer un changement écologique en réponse au changement climatique sans être masquée par les signaux de l'activité humaine à proximité. "Le noyau nous permet de voir le changement climatique récent et ce qu'il a fait à l'écologie là-bas, loin des gens, " dit Woelders.

Chaque année, les sédiments se déposent au fond des lacs, portant des grains de pollen, algues, et les restes de minuscules créatures qui vivent dans l'eau. En étudiant les couches laissées au cours des années suivantes, les chercheurs peuvent voir de nombreuses preuves qui les aident à reconstruire l'écologie dans et autour du lac.

La sédimentation dans les lacs arctiques peut être lente, accroissant parfois seulement quelques pouces en 200 ans. Les Woelders ont eu de la chance :ils se sont retrouvés avec un échantillon de 45 cm de long enregistrant 125 ans, de 1890 à 2015. La longueur de l'échantillon a permis à Woelders et à ses collègues de dater la carotte avec précision et de voir les changements récents en détail. "C'est une façon de remonter le temps sans être là, c'est pourquoi j'aime le paléo, " dit Woelders.

Une fois de retour au labo, Woelders et ses co-auteurs Akkerman et Kimberley Hagemans (Université d'Utrecht) ont examiné les couches du noyau pour en savoir plus sur l'écologie du lac à travers le temps. Les grains de pollen montraient quelles plantes poussaient là-bas. Les algues vertes ont indiqué la productivité, ou le taux de nouvelle biomasse produite dans un système. Et les coquilles de diatomées, les algues unicellulaires qui sont la forme la plus courante de phytoplancton, des informations enregistrées sur la qualité de l'eau.

Alors que Woelders reconstituait les traces de l'écologie enregistrées dans la carotte de sédiments du lac, son collègue scientifique Jan Lenaerts a rassemblé des sources de données sur le climat et la glace de mer de la région environnante. Lenaerts, à l'époque chercheur post-doctoral à l'Université d'Utrecht et aujourd'hui professeur assistant au département des sciences atmosphériques et océaniques du CU Boulder, est aussi le mari de Woelders. Cette étude était la première fois qu'ils pouvaient travailler ensemble sur une enquête. "C'était un souhait de longue date de notre part, " dit Woelders.

Lenaerts a reconstitué la température à partir des stations météorologiques environnantes de l'archipel avec des données remontant à 1960. Il a également extrait des images satellites, disponible dans les années 1980, qui montrent l'étendue de la couverture de glace de mer à proximité, qui détermine le climat local à l'emplacement du lac près de l'océan.

Le noyau montre un coup, changement dramatique dans l'écosystème du lac.

"De 1890 à 1980, " dit Woelders, "vous n'avez vu qu'une petite augmentation du nombre d'algues par gramme." La quantité d'algues dans une carotte est la preuve du taux de nouvelle biomasse produite dans un environnement. « Depuis le début des années 90, ils viennent d'exploser. Tout à coup, nous avons vu cent fois plus d'algues qu'un siècle auparavant."

Les nouvelles algues n'étaient pas là à cause de plus de nutriments dans le système, Soit. Entre 1950 et 2000, les groupes de diatomées les plus répandus dans le lac ont considérablement changé, mais ces changements n'ont pas indiqué un changement dans la quantité d'azote ou d'autres nutriments dans l'eau.

Jours au-dessus de zéro, cependant, considérablement augmenté après 1960. Chaque décennie, il y avait 11 jours de plus au-dessus du point de congélation par an que la décennie précédente. En outre, la période sans glace de mer près du lac est passée d'environ trois mois par an à la fin des années 1980 à six mois par an en 2010-2014. Les changements de température sont la cause la plus probable des changements écosystémiques observés dans le noyau. "Les résultats concordent avec d'autres études sur l'Arctique, " dit Woelders.

"Je n'avais jamais rien vu de tel auparavant, et je n'avais jamais vu un signal aussi clair. Au début, nous pensions que nous avions fait quelque chose de mal avec les échantillons, " reflète Woelders. " Lorsque vous commencez à réaliser ce que vous voyez et à quelle vitesse les choses changent, vous êtes humilié. D'accord, c'est donc ce que fait le changement climatique dans l'Arctique. »