Agriculture, production d'énergie, et les décharges produisent du méthane, un puissant gaz à effet de serre. Les forêts peuvent éliminer le méthane de l'atmosphère grâce à l'activité des bactéries du sol. Mais l'augmentation des précipitations - un symptôme du changement climatique - rend plus difficile pour les sols forestiers de piéger les gaz à effet de serre, créant une boucle de rétroaction qui exacerbe le réchauffement climatique.

Alors rapporte une nouvelle étude, publié aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , qui conclut que les sols forestiers ont été surestimés car le méthane s'enfonce de plus de 50 % dans le monde. Peu d'études ont quantifié ce processus en utilisant des données à long terme.

Co-auteur de l'étude Peter Groffman, chercheur principal au Cary Institute of Ecosystem Studies et professeur au City University of New York Advanced Science Research Center au Graduate Center, explique, « Nous nous sommes intéressés à la façon dont l'absorption de méthane par les sols forestiers était influencée par les changements environnementaux. Faites des choses comme la température du sol, azote, ou les précipitations ont-elles un impact sur la capacité du sol forestier à agir comme un puits de méthane ? Et comment cela se passe-t-il dans le temps ?"

Les plats à emporter

Les données sur l'absorption de méthane par les sols forestiers ont été recueillies auprès de deux sites très différents de recherche écologique à long terme financés par la National Science Foundation des États-Unis. La forêt expérimentale de Hubbard Brook est située dans les Montagnes Blanches du New Hampshire, tandis que l'étude de l'écosystème de Baltimore englobe le comté de Baltimore, Maryland. Le suivi a été effectué pendant 14 et 18 ans, respectivement.

Les modèles observés à ces endroits ont été comparés aux données mondiales d'absorption de méthane par les sols forestiers enregistrées de 1988 à 2015. Les résultats étaient clairs :l'absorption de méthane par les sols forestiers des hautes terres diminue à l'échelle mondiale, surtout dans les régions où les précipitations augmentent.

"Ces résultats suggèrent que les budgets mondiaux pour le méthane atmosphérique - qui sont utilisés pour éclairer les politiques concernant les activités de production de méthane - surestiment le rôle que les sols forestiers jouent dans le piégeage du gaz, " Prévient Groffman. " La diminution de l'absorption de méthane par les sols forestiers devrait être prise en compte dans ces modèles pour éviter d'exacerber le réchauffement climatique, car le méthane dans l'atmosphère peut augmenter plus rapidement et atteindre des niveaux plus élevés que les modèles actuels ne le prédisent."

Rétrécissement des puits de méthane, à la campagne et à la ville

Sur le site de l'étude de l'écosystème de Baltimore, les chercheurs ont surveillé les forêts dans quatre sites urbains et quatre sites comparativement ruraux de 1998 à 2016. À la forêt expérimentale du ruisseau Hubbard, L'absorption de méthane par le sol a été mesurée sur huit sites forestiers de 2002 à 2015. Ces mesures constituent le record le plus ancien de l'absorption de méthane par les sols forestiers.

Sur une période de 18 ans, l'absorption de méthane par les forêts urbaines de Baltimore a diminué de 62 % ; l'absorption de méthane par les forêts rurales a diminué de 53 %. Au ruisseau Hubbard, sur une période de 14 ans, l'absorption de méthane par les sols forestiers a diminué de 74 à 89 %.

Pendant ce laps de temps, la température moyenne et les concentrations atmosphériques de méthane ont augmenté tandis que les dépôts d'azote ont diminué. Ces trois facteurs auraient dû entraîner une augmentation de l'absorption de méthane par les sols forestiers.

Mise à l'échelle :une perspective mondiale

Les auteurs ont analysé 317 articles de revues à comité de lecture sur l'absorption de méthane par le sol dans les forêts du monde publiés entre 1987 et 2015. Ces enregistrements ont été utilisés pour estimer l'absorption moyenne de méthane dans les forêts dans les bandes de latitude 30° à travers le monde, dans le but d'examiner les changements dans précipitations et absorption de méthane dans le contexte des latitudes.

Pendant la durée de l'analyse, l'absorption de méthane par les sols forestiers a chuté de 77 %. Les déclins étaient les plus aigus dans les forêts situées entre 0 et 60° de latitude N, où les précipitations n'ont cessé d'augmenter en raison du changement climatique.

Les méthanotrophes comptent

Pourquoi l'absorption de méthane dans les sols forestiers est-elle réduite lorsque les sols sont plus humides ? La réponse réside dans les bactéries du sol. Les sols forestiers des hautes terres bien drainés abritent des bactéries consommatrices de méthane appelées méthanotrophes. Ces bactéries ont besoin d'accéder au méthane dans l'atmosphère pour survivre. Lorsque les sols sont humides, la diffusion du méthane atmosphérique dans le sol est inhibée, réduisant l'absorption bactérienne.

Prise en compte des sols plus humides

Les précipitations devraient continuer à augmenter en raison du changement climatique, réduire davantage la capacité des sols forestiers à atténuer l'augmentation des émissions atmosphériques de méthane.

L'auteur principal Xiangyin Ni de l'Université agricole du Sichuan note, « Les changements à long terme des précipitations et de l'absorption de méthane par les sols forestiers devraient être pris en compte dans les modèles utilisés pour éclairer les décisions politiques concernant les activités de production de méthane, afin de garantir que nous utilisons les outils les plus précis disponibles pour tenir compte des sources et des puits de méthane. »

Steve Hambourg, Scientifique en chef au Fonds de défense de l'environnement, explique, « Il est de plus en plus clair que la réduction des émissions de méthane d'origine humaine est essentielle pour réduire le risque de changement climatique. À cette fin, nous devons mieux comprendre le bilan global du méthane et les causes de l'augmentation des concentrations atmosphériques. Comprendre que le puits de sol forestier mondial s'affaiblit est une pièce potentiellement importante du puzzle."

"Cette étude montre de grandes, déclin à long terme de la capacité du sol à absorber le méthane, " dit Doug Levey, directeur du programme de recherche écologique à long terme de la National Science Foundation, qui a financé la recherche. "Cela peut expliquer pourquoi la quantité de méthane, un puissant gaz à effet de serre, a augmenté dans l'atmosphère. Les résultats révèlent un lien important entre le sol, l'atmosphère, et le climat."

Groffman conclut, "Nous ne pouvons pas compter sur des processus naturels pour résoudre nos problèmes de gaz à effet de serre. Tout comme les arbres et les océans ne sont pas toujours capables d'absorber le dioxyde de carbone, les sols forestiers peuvent ne pas toujours être capables d'absorber le méthane et de le garder hors de l'atmosphère. Les données à long terme sont essentielles pour montrer comment la capacité et la fonction des écosystèmes de la Terre changent et comment nous pourrions mieux réagir par des actions de gestion. »