Comme les bactéries s'adaptent aux températures plus élevées, ils accélèrent leur rythme respiratoire et libèrent plus de carbone, potentiellement accélérer le changement climatique.

En libérant plus de carbone à mesure que les températures mondiales augmentent, les bactéries et les organismes apparentés appelés archées pourraient augmenter le réchauffement climatique à un rythme plus rapide que ne le suggèrent les modèles actuels. La nouvelle recherche, publié aujourd'hui dans Communication Nature par des scientifiques de l'Imperial College de Londres, pourrait aider à éclairer des modèles plus précis du réchauffement climatique futur.

Bactéries et archées, collectivement appelés procaryotes, sont présents sur tous les continents et représentent environ la moitié de la biomasse mondiale, soit le poids total de tous les organismes sur Terre.

La plupart des procaryotes pratiquent une respiration qui utilise de l'énergie et libère du dioxyde de carbone, tout comme nous le faisons lorsque nous expirons. La quantité de dioxyde de carbone libérée pendant une période donnée dépend du rythme respiratoire du procaryote, qui peut changer en fonction de la température.

Cependant, la relation exacte entre la température, le taux de respiration et la production de carbone sont incertains. Maintenant, en rassemblant une base de données d'évolution de la fréquence respiratoire en fonction de la température de 482 procaryotes, les chercheurs ont découvert que la majorité augmenterait leur production de carbone en réponse à des températures plus élevées à un degré plus élevé qu'on ne le pensait auparavant.

Effet « double coup dur »

Chercheur principal Dr Samraat Pawar, du Département des sciences de la vie de l'Impériale, dit :« À court terme, sur une échelle de jours à heures, les procaryotes individuels augmenteront leur métabolisme et produiront plus de dioxyde de carbone. Cependant, il existe encore une température maximale à laquelle leur métabolisme devient inefficace.

« À plus long terme, pendant des années, ces communautés procaryotes évolueront pour être plus efficaces à des températures plus élevées, leur permettant d'augmenter encore leur métabolisme et leur production de carbone.

« La hausse des températures provoque donc un effet de « double coup dur » sur de nombreuses communautés procaryotes, leur permettant de fonctionner plus efficacement à court et à long terme, et créant une contribution encore plus importante au carbone mondial et aux températures qui en résultent. »

Procaryotes de tous les milieux

Les chercheurs ont compilé les réponses des procaryotes aux changements de température dans le monde entier et dans toutes les conditions différentes, des lacs antarctiques salés en dessous de 0°C aux piscines thermales au-dessus de 120°C.

Ils ont découvert que les procaryotes qui opèrent généralement dans une plage de température moyenne (inférieure à 45 °C) réagissent fortement aux changements de température, augmentant leur respiration à court terme (jours à semaines) et à long terme (mois à années).

Les procaryotes qui opèrent dans des plages de températures plus élevées - au-dessus de 45 ° C - n'ont pas montré une telle réponse, mais comme ils fonctionnent à des températures si élevées pour commencer, ils sont peu susceptibles d'être affectés par le changement climatique.

Les réponses à court terme des procaryotes à température moyenne au réchauffement étaient plus importantes que celles rapportées pour les eucaryotes - des organismes avec des cellules plus complexes, y compris toutes les plantes, champignons et animaux.

S'écarter de la "moyenne mondiale"

L'équipe a construit un modèle mathématique qui a prédit comment ces changements de taux de respiration affecteraient la production de carbone des communautés procaryotes. Cela a révélé que les changements à court et à long terme du taux de respiration se combineraient pour créer une augmentation plus importante que prévu de la production de carbone, qui n'est actuellement pas pris en compte dans les modèles écosystémiques et climatiques.

Auteur principal de la nouvelle recherche, doctorat étudiant Thomas Smith du Département des sciences de la vie, a déclaré:"La plupart des modèles climatiques supposent que les taux de respiration de tous les organismes réagissent à la température de la même manière, mais notre étude montre que les bactéries et les archées sont susceptibles de s'écarter de la « moyenne mondiale ».

"Étant donné que ces micro-organismes sont susceptibles d'être des contributeurs importants à la respiration totale et à la production de carbone dans de nombreux écosystèmes, il est important que les modèles climatiques tiennent compte de leur plus grande sensibilité aux changements de température à des échelles de temps courtes et longues.

« Ce qui est important pour les prévisions climatiques futures, nous aimerions aussi savoir comment le nombre de procaryotes, et leur abondance au sein des écosystèmes locaux, pourrait changer avec l'augmentation des températures."