Les zones humides sont une partie importante du système naturel de gestion de l'eau de la Terre. Le système complexe des plantes, sol, et la vie aquatique sert de réservoir qui capte et nettoie l'eau. Cependant, à mesure que les villes se sont développées, de nombreuses zones humides ont été drainées pour la construction. En outre, de nombreuses régions du Midwest ont été drainées pour augmenter les utilisations de l'agriculture afin de nourrir un monde en pleine croissance.

Le drainage des zones humides a déconnecté le flux naturel et la rétention d'eau, un système qui fonctionnait bien depuis des millénaires. Une solution au drainage des zones humides consistait à reconstruire ces zones humides dans une autre zone (plus pratique pour les humains). Ces zones sont appelées « zones humides artificielles ». Dans d'autres cas, les zones humides artificielles sont construites pour reconstruire une zone qui n'est plus utilisée pour l'agriculture.

La façon dont ces zones humides artificielles sont construites et gérées peut avoir un impact environnemental important. Karla Jarecke et des chercheurs de plusieurs universités ont étudié l'impact des zones humides sur le méthane, un gaz à effet de serre.

« Globalement, les zones humides sont la plus grande source naturelle de méthane dans l'atmosphère, ", dit Jarecke. "Le méthane a un impact beaucoup plus important que le dioxyde de carbone sur le réchauffement climatique, un impact 25 fois plus important."

Les zones humides naturelles et artificielles émettent du méthane. En raison de leur nature, les zones humides sont, après tout, humide—les microbes et les plantes du sol sont forcés de se métaboliser dans des conditions anaérobies. Et, cela conduit à la production de méthane.

Les microbes du sol sont responsables de la production de méthane dans les zones humides. Le méthane atteint ensuite l'atmosphère par diffusion, transport à travers les tissus végétaux, et la libération épisodique de bulles de gaz. La stabilité hydrologique des sols des zones humides, ainsi que l'efficacité du transport à travers les usines, peut affecter la quantité et la fréquence à laquelle le méthane est libéré du sol.

« Comprendre les conditions dans lesquelles le méthane est produit et rejeté dans les zones humides pourrait conduire à des solutions pour réduire les émissions de méthane, " dit Jarecke.

Mais, l'étude de vastes zones comme les zones humides peut s'avérer impossible. Donc, Jarecke et ses collègues ont créé des « mésocosmes » de zones humides — gérables, chambres extérieures où les émissions de méthane pourraient être mesurées plus facilement. Les mésocosmes sont des domaines de recherche structurelle qui comblent le fossé entre les études en laboratoire et les grandes études sur le terrain.

L'étude s'est concentrée sur deux plantes communes des zones humides et leur rôle potentiel dans les émissions de méthane :l'asclépiade des marais et le plantain d'eau nordique. Les plantes et les sols ont été prélevés dans une zone humide artificielle à Dayton, Ohio. Ils ont ensuite été transportés à Lincoln, Nebraska pour créer des mésocosmes de zones humides. Le site de Dayton avait autrefois été drainé et utilisé pour l'agriculture et a été reconstruit en zone humide en 2012.

Les chercheurs ont récolté des semis d'asclépiade des marais et de plantain d'eau nordique dans la zone humide et les ont transplantés dans des sols collectés dans des tuyaux en PVC. Ils ont recouvert des plantes individuelles avec des cylindres en acrylique transparent lors de l'échantillonnage du gaz. Cela les a aidés à mesurer et à quantifier les émissions de méthane des mésocosmes sol-plante. L'étude a été réalisée à l'été 2013.

En plus de comparer les émissions des deux espèces végétales, les chercheurs ont étudié les effets de l'hydrologie ou de la saturation du sol. "Alors que les contrôles de l'hydrologie et des espèces végétales sur les émissions de méthane sont individuellement bien étudiés, les deux sont rarement étudiés ensemble, " dit Jarecke.

Cette étude récente a conclu que le niveau d'eau et la saturation influençaient davantage les émissions de méthane que le type d'espèce végétale. Alors que les émissions de méthane différaient entre les mésocosmes de laboratoire avec plantain aquatique et les mésocosmes avec asclépiade des marais, les émissions de méthane ne différaient pas dans les mésocosmes de terrain avec chacune des deux espèces. Sur le terrain, la saturation du sol avait un effet plus important sur les émissions de méthane.

Trouver des espèces végétales qui réduisent la production de méthane microbien pourrait être la clé d'une meilleure gestion des zones humides. Par exemple, les plantes qui fournissent de l'oxygène à la zone d'enracinement peuvent supprimer la production microbienne de méthane. En outre, des recherches futures sont nécessaires pour comprendre comment la variation de la saturation du sol affecte les émissions de méthane. Ces informations pourraient être utiles pour concevoir une topographie des zones humides qui crée des conditions hydrologiques pour un stockage accru du carbone et une réduction des émissions de méthane.

Les recherches futures pourraient se concentrer sur des périodes plus longues. « Les émissions de méthane changent probablement à mesure que les zones humides restaurées mûrissent, " dit Jarecke. " La matière organique des systèmes racinaires, des plantes en décomposition et d'autres matériaux s'accumuleront. Cela aide à restaurer la stabilité hydrologique. D'autres recherches indiquent qu'il suffit de quelques années pour restaurer les aspects hydrologiques d'une zone humide restaurée. Cependant, Les aspects biogéochimiques et de biodiversité peuvent prendre des décennies ou plus pour se rétablir. »

Cette recherche a été publiée dans le Journal de la Soil Science Society of America .