Une nouvelle étude des réactions chimiques qui se produisent lorsque la matière organique se décompose dans les lacs d'eau douce a révélé que les débris des arbres suppriment la production de méthane, tandis que les débris des plantes trouvées dans les roselières favorisent en fait ce gaz à effet de serre nocif.

Alors que la végétation dans et autour des plans d'eau continue de changer, avec la perte du couvert forestier tandis que le réchauffement climatique fait prospérer les plantes des zones humides, les nombreux lacs de l'hémisphère nord – déjà une source majeure de méthane – pourraient presque doubler leurs émissions au cours des cinquante prochaines années.

Les chercheurs disent que les résultats suggèrent la découverte d'une autre "boucle de rétroaction" dans laquelle les perturbations environnementales et le changement climatique déclenchent la libération de plus en plus de gaz à effet de serre qui réchauffent davantage la planète, similaire aux préoccupations concernant le méthane libéré par le pergélisol arctique à fonte rapide.

"Le méthane est un gaz à effet de serre au moins vingt-cinq fois plus puissant que le dioxyde de carbone. Les écosystèmes d'eau douce contribuent déjà jusqu'à 16% des émissions naturelles de méthane de la Terre, contre seulement 1% de tous les océans du monde, ", a déclaré l'auteur principal de l'étude, le Dr Andrew Tanentzap du département des sciences végétales de l'Université de Cambridge.

« Nous pensons avoir découvert un nouveau mécanisme qui a le potentiel de produire de plus en plus de gaz à effet de serre par les lacs d'eau douce. Le réchauffement des climats qui favorise la croissance des plantes aquatiques a le potentiel de déclencher une boucle de rétroaction dommageable dans les écosystèmes naturels.

Les chercheurs soulignent que les émissions actuelles de méthane des écosystèmes d'eau douce compensent à elles seules environ un quart de tout le carbone absorbé par les plantes terrestres et le sol :le « puits de carbone » naturel qui draine et stocke le CO2 de l'atmosphère.

Jusqu'à 77 % des émissions de méthane d'un lac individuel sont le résultat de la matière organique rejetée principalement par les plantes qui poussent dans ou près de l'eau. Cette matière s'enfouit dans les sédiments trouvés vers le bord des lacs, où il est consommé par des communautés de microbes. Le méthane est généré en tant que sous-produit, qui bouillonne alors à la surface.

En collaboration avec des collègues du Canada et de l'Allemagne, Le groupe de Tanentzap a découvert que les niveaux de méthane produits dans les lacs varient énormément en fonction du type de plantes qui apportent leur matière organique aux sédiments du lac. L'étude, financé par le Natural Environment Research Council du Royaume-Uni, est publié aujourd'hui dans la revue Communication Nature .

Pour tester comment la matière organique affecte les émissions de méthane, les scientifiques ont prélevé des sédiments lacustres et ajouté trois types courants de débris végétaux :des arbres à feuilles caduques qui perdent des feuilles chaque année, conifères à feuilles persistantes, et les quenouilles (souvent connues au Royaume-Uni sous le nom de « joncs ») - une plante aquatique commune qui pousse dans les bas-fonds des lacs d'eau douce.

Ces sédiments ont été incubés en laboratoire pendant 150 jours, pendant lequel les scientifiques ont siphonné et mesuré le méthane produit. Ils ont découvert que les sédiments de scirpe produisaient plus de 400 fois la quantité de méthane que les sédiments de conifères, et presque 2, 800 fois plus de méthane que celui des feuillus.

Contrairement aux débris de quenouilles, la composition chimique de la matière organique des arbres semble piéger de grandes quantités de carbone dans les sédiments du lac, du carbone qui, autrement, se combinerait avec l'hydrogène et serait libéré sous forme de méthane dans l'atmosphère.

Pour confirmer leurs conclusions, les chercheurs ont également "dopé" les trois échantillons avec les microbes qui produisent du méthane pour évaluer la réaction chimique. Alors que les sédiments dérivés de la forêt sont restés inchangés, l'échantillon contenant la matière organique du scirpe a doublé sa production de méthane.

"La matière organique qui s'écoule dans les lacs à partir des arbres forestiers agit comme un verrou qui supprime la production de méthane dans les sédiments lacustres. Ces forêts ont longtemps entouré les millions de lacs de l'hémisphère nord, mais sont maintenant menacés, " a déclaré le Dr Erik Emilson, premier auteur de l'étude, qui a depuis quitté Cambridge pour travailler à Ressources naturelles Canada.

"À la fois, les changements climatiques offrent des conditions favorables à la croissance et à la propagation des plantes aquatiques telles que les quenouilles, et la matière organique de ces plantes favorise la libération d'encore plus de méthane des écosystèmes d'eau douce du nord de la planète."

À l'aide de modèles de répartition des espèces pour le Bouclier boréal, une région qui couvre le centre et l'est du Canada et « abrite plus de forêts et de lacs que n'importe où sur Terre », les chercheurs ont calculé que le nombre de lacs colonisés par la quenouille commune ( Typha latifolia ) pourrait doubler au cours des cinquante prochaines années, entraînant une augmentation d'au moins 73 % des niveaux actuels de méthane produit par les lacs dans cette seule partie du monde.

Tanentzap a ajouté :« Prédire avec précision les émissions de méthane est vital pour les calculs scientifiques utilisés pour essayer de comprendre le rythme du changement climatique et les effets d'un monde plus chaud. Nous avons encore une compréhension limitée des fluctuations de la production de méthane des plantes et des lacs d'eau douce.