Le dégel du pergélisol dans les écosystèmes de montagne de haute altitude peut être une opération furtive, contributeur sous-exploré aux émissions atmosphériques de dioxyde de carbone, nouveaux spectacles de recherche de l'Université du Colorado à Boulder.

Les nouvelles découvertes, publié aujourd'hui dans la revue Communication Nature , montrent que la toundra alpine du Front Range du Colorado émet plus de CO2 qu'elle n'en capte chaque année, créant potentiellement une boucle de rétroaction qui pourrait augmenter le réchauffement climatique et entraîner encore plus d'émissions de CO2 à l'avenir.

Un phénomène similaire existe dans l'Arctique, où la recherche au cours des dernières décennies a montré que la fonte du pergélisol déterre un sol de toundra gelé depuis longtemps et libère des réserves de CO2 qui avaient été enfouies pendant des siècles.

« Nous nous sommes demandé si la même chose pouvait se produire en terrain alpin, " dit John Knowles, auteur principal de la nouvelle étude et ancien doctorant au département de géographie de CU Boulder et chercheur à l'Institut de recherche arctique et alpine (INSTAAR). "Cette étude est une indication forte que c'est effectivement le cas."

Les forêts ont longtemps été considérées comme des puits de carbone vitaux, ' séquestrant plus de carbone qu'elles n'en produisent et contribuant à atténuer les niveaux mondiaux de CO2. Dans le cadre du cycle du carbone de la Terre, les arbres et autres végétaux absorbent le CO2 via la photosynthèse tandis que les microbes (qui décomposent les nutriments du sol et la matière organique) le renvoient dans l'atmosphère via la respiration, tout comme les humains libèrent du CO2 à chaque respiration.

fonte du pergélisol, cependant, change cette équation. Comme le sol de la toundra précédemment gelé dégèle et devient exposé pour la première fois depuis des années, ses nutriments deviennent fraîchement disponibles pour les microbes à consommer. Et contrairement aux plantes, qui dorment en hiver, les organismes microscopiques peuvent se régaler toute l'année si les conditions environnementales sont bonnes.

Pour étudier cet effet en conditions alpines, les chercheurs ont mesuré le transfert de CO2 surface-air sur sept années consécutives (2008-2014) sur le site de recherche écologique à long terme de Niwot Ridge (LTER) dans le Colorado, un projet de recherche en haute altitude financé par la National Science Foundation qui fonctionne en continu depuis plus de 35 ans. L'équipe a également collecté des échantillons de CO2 du sol et utilisé la datation au radiocarbone pour estimer combien de temps le carbone formant ce CO2 était présent dans le paysage.

L'étude a montré, quelque peu surprenant, que stérile, paysages de toundra balayés par le vent au-dessus de 11, 000 pieds ont émis plus de CO2 qu'ils n'en ont capté chaque année, et qu'une fraction de ce CO2 était relativement ancienne pendant l'hiver, la première découverte de ce genre dans les latitudes tempérées. Les résultats suggèrent une activité microbienne plus élevée que prévu toute l'année, même en l'absence d'un manteau neigeux isolant profond.

"Les microbes ont besoin qu'il ne fasse ni trop froid ni trop sec, ils ont besoin d'eau liquide, " dit Knowles, maintenant chercheur à l'Université de l'Arizona. "La surprise ici est que nous montrons une activité microbienne hivernale persistant dans les zones de pergélisol qui ne collectent pas beaucoup de neige isolante en raison du vent qui l'enlève."

Alors que les contributions nettes de CO2 de la toundra alpine sont faibles par rapport à la capacité de séquestration d'une forêt, l'effet nouvellement documenté peut agir comme une sorte de contrepoids, entraver les réductions de CO2 atmosphérique des écosystèmes de montagne en général. Les résultats devront être pris en compte dans les futures projections du réchauffement climatique, a dit Knowles.

"Jusqu'à maintenant, on savait peu de choses sur le comportement de la toundra alpine vis-à-vis de cet équilibre, et surtout comment il pourrait continuer à émettre du CO2 année après année", a déclaré Knowles. "Mais maintenant, nous avons des preuves que le changement climatique ou une autre perturbation peuvent libérer du carbone vieux de plusieurs décennies, voire des siècles, de ce paysage. »