Toundra arctique dominée par la linaigrette à touffes ( Eriophorum vaginatum ) avec de la tourbe rougeâtre ( Sphaigne rubéole ) des plaques de tourbe sur un versant au ruisseau Imnavait (Toolik LTER) sur le versant nord, Alaska. Les scientifiques travaillant sur le projet TundraPEAT de MacroSystem Biology étudient la dynamique et les processus de formation de ces écosystèmes initiaux de formation de tourbe à travers l'Arctique et leurs implications sur le cycle du carbone. Photo prise à l'été 2013. Crédit :Zicheng Yu, Université Lehigh.
L'étude de la mousse de tourbe qui pousse dans la toundra arctique pourrait-elle aider à atténuer les impacts du changement climatique?
Plusieurs facteurs indiquent :Oui.
Aujourd'hui, la National Science Foundation (NSF) a annoncé que, dans le cadre de ses prix 2018, il soutient une étude de l'Arctique en évolution rapide qui suivra la dynamique des tourbières dans le cadre de l'une de ses dix « grandes idées » auxquelles les scientifiques doivent s'attaquer :naviguer dans le nouvel Arctique.
La mousse de tourbe - ou sphaigne - est connue pour être un "puits de carbone, " ce qui signifie qu'il absorbe le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Les puits de carbone comme la tourbe sont de plus en plus considérés comme un moyen d'atténuer, ou lent, le réchauffement rapide de la planète.
Selon Zicheng Yu, professeur au Département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'Université Lehigh, si les tourbières peu profondes sont répandues dans tout l'Arctique, la capacité globale nette de stockage de carbone de la toundra pourrait être sous-estimée à l'échelle mondiale.
Yu est chercheur principal sur le projet, en collaboration avec des professeurs de la Texas A&M University, Collège Bowdoin, Université du New Hampshire et Purdue University, étudier l'expansion de la tourbe dans la toundra arctique, ses modèles et son processus de développement, et les implications d'une telle expansion sur le cycle du carbone.
Les scientifiques travaillant sur le projet TundraPEAT de MacroSystem Biology étudient la dynamique et les processus de formation de ces écosystèmes initiaux de formation de tourbe à travers l'Arctique et leurs implications sur le cycle du carbone. Photo prise à l'été 2013. Crédit :Zicheng Yu, Université Lehigh
Dans les années récentes, les scientifiques ont observé que la toundra arctique, qui comprend les régions du nord du Canada, L'Alaska et la Sibérie deviennent plus vertes, ressemblant à l'écosystème des climats plus chauds, comme les forêts boréales, une zone juste au sud de la toundra sans arbres.
Cependant, les facteurs contrôlant la formation, Distribution, et la dynamique des plaques de tourbe dans la toundra arctique sont mal comprises, selon Yu. Yu, un paléoécologue et paléoclimatologue a, au cours des dernières années, travaillé sur les variations paléoclimatiques de l'Holocène et la dynamique associée d'accumulation de carbone de tourbe dans les tourbières continentales en utilisant la datation au carbone à haute résolution et les enregistrements paléoécologiques.
Lors d'un récent voyage dans l'Arctique, Yu et ses étudiants à Lehigh ont trouvé d'abondantes plaques de mousse de tourbe sur les pentes des collines du versant nord de l'Alaska. Cependant, on ne sait pas à quel point ces patchs sont répandus, pourquoi ils sont là et quels facteurs contrôlent leur formation, Distribution, et dynamique.
"Nous savons que les tourbières ont été un important puits de carbone sur des échelles de temps plurimillénaires, " dit Yu. " Cependant, nous ne savons pas comment ils réagissent aux changements environnementaux récents et futurs à des échelles de temps décennales-centenaires, les échelles de temps les plus pertinentes pour le changement climatique rapide de l'Arctique et pour l'atténuation du changement climatique. Par ailleurs, nous ne comprenons pas les interactions possibles entre les échelles de temps entre la production végétale et les processus de décomposition de la tourbe."
Yu et ses collaborateurs chercheront à éclairer ces interactions et processus à l'échelle du temps. L'objectif est de répondre à la question primordiale :le réchauffement de l'Arctique se transformera-t-il en un paysage riche en tourbe ? comme la zone boréale est maintenant, ou y a-t-il des conditions essentielles manquantes dans un Arctique en réchauffement qui empêcheront cela?
La NSF finance le projet par le biais de ses programmes scientifiques MacroSystems Biology et Early NEON (National Ecological Observatory Network). Selon la NSF, ces prix soutiendront la recherche qui aide à comprendre les processus de la biosphère et leurs interactions complexes avec le climat, l'utilisation des terres, et les espèces envahissantes à l'échelle régionale à continentale.
Photo d'une carotte de sol de 25 cm de long prélevée dans une parcelle de tourbe sur un versant de colline au ruisseau Imnavait, montrant des changements et des transformations du sol et de l'écosystème à partir du sol minéral de la toundra, à la tourbe de carex et à la tourbe de sphaigne. Crédit :Zicheng Yu, Université Lehigh
Dans son annonce, La NSF note que la recherche évaluera les implications pour les modèles climatiques mondiaux et abordera l'une des « dix grandes idées » de la NSF :naviguer dans le nouvel Arctique.
L'un des objectifs de Navigating the New Arctic est d'établir un réseau d'observation de plates-formes et d'outils mobiles et fixes à travers l'Arctique pour documenter et comprendre la rapidité biologique de l'Arctique, physique, chimique, et les changements sociaux.
Yu et l'équipe de recherche prévoient d'intégrer la nouvelle collecte de données à partir de plusieurs sites de toundra le long des frontières tourbeuses les plus septentrionales de l'Arctique nord-américain. Ils mèneront également des expériences d'incubation en laboratoire, synthétiser les données existantes de la toundra et des biomes boréaux, et des simulations de modèles de processus à l'échelle de l'écosystème.
Leurs recherches porteront sur deux éléments clés des écosystèmes tourbeux de l'Arctique :les plaques de tourbe, et le rôle de la sphaigne dans la formation, persistance, et des taux rapides de séquestration du carbone de ces tourbières potentiellement naissantes.
Il est probable que leurs travaux sur ce sujet auront des impacts plus larges.
Yu ajoute :« La recherche proposée ici aborde directement une question urgente de changement global concernant les écosystèmes terrestres de l'Arctique et leur relation avec le cycle mondial du carbone et le système climatique mondial.
