Chaque goutte d'eau douce contient des milliers de molécules organiques différentes qui sont auparavant passées inaperçues. En mesurant la diversité de ces molécules et leur interaction avec l'environnement qui les entoure, la recherche a révélé un monde invisible qui affecte le fonctionnement des écosystèmes d'eau douce et peut contribuer aux émissions de gaz à effet de serre.

De petits lacs peu profonds dominent la zone d'eau douce du monde, et les sédiments qu'ils contiennent produisent déjà au moins un quart de tout le dioxyde de carbone, et plus des deux tiers de tout le méthane rejeté par les lacs dans notre atmosphère. La nouvelle recherche, publié dans la revue PNAS , suggère que le changement climatique pourrait faire augmenter de 1,5 à 2,7 fois les niveaux de gaz à effet de serre émis par les lacs d'eau douce du nord.

"Ce que nous appelons traditionnellement "carbone" dans l'eau douce s'avère être un mélange très diversifié de différentes molécules organiques à base de carbone, " a déclaré le Dr Andrew Tanentzap du Département des sciences végétales de Cambridge, qui a dirigé la recherche. « Nous avons mesuré le « carbone » dans l'eau douce comme indicateur de tout, de la qualité de l'eau à la productivité des écosystèmes d'eau douce. Nous avons maintenant réalisé que c'est la diversité de ce monde invisible de molécules organiques qui est importante. »

Alors que le climat se réchauffe, la couverture végétale augmente dans les forêts des latitudes septentrionales. En simulant cet effet dans deux lacs de l'Ontario, Canada, l'étude a révélé une diversité accrue de molécules organiques - des molécules contenant du carbone dans leur structure - entrant dans l'eau dans la matière rejetée par les plantes et les arbres à proximité.

Les molécules organiques sont une source de nourriture pour les microbes dans les sédiments lacustres, qui les décomposent et libèrent du dioxyde de carbone et du méthane comme sous-produits. L'augmentation des niveaux de molécules organiques peut donc augmenter l'activité microbienne et produire plus de gaz à effet de serre.

Étant donné que les mêmes microbes peuvent produire des gaz à effet de serre à partir de nombreuses molécules organiques différentes, la diversité des molécules organiques s'est avérée plus étroitement liée aux niveaux de concentrations de gaz à effet de serre que la diversité des microbes. En outre, une diversité élevée de molécules organiques peut augmenter les concentrations de gaz à effet de serre dans les eaux car il y a plus de molécules qui peuvent être décomposées par la lumière du soleil pénétrant dans l'eau.

Pour mener la recherche, les conteneurs ont été remplis de divers ratios de roches et de matières organiques – constitués de litière de feuillus et de conifères provenant des forêts voisines – et immergés dans les eaux peu profondes des deux lacs. Analyse des échantillons deux mois plus tard, en utilisant les techniques de spectrométrie de masse à ultra haute résolution et de séquençage d'ADN de nouvelle génération, ont montré que la diversité des molécules organiques était corrélée à la diversité des communautés microbiennes dans l'eau, et que la diversité des deux augmentait à mesure que la quantité de matière organique augmentait.

Prédire avec précision les émissions de carbone des systèmes naturels est essentiel à la fiabilité des calculs utilisés pour comprendre le rythme du changement climatique, et les effets d'un monde plus chaud.

« Le changement climatique augmentera le couvert forestier et modifiera la composition des espèces, résultant en une plus grande variété de feuilles et de déchets végétaux tombant dans les cours d'eau. Nous avons constaté que l'augmentation de la diversité des molécules organiques dans l'eau qui en résulte conduit à des concentrations plus élevées de gaz à effet de serre, " a déclaré Tanentzap. " Comprendre ces liens signifie que nous pourrions rechercher des moyens de réduire les émissions de carbone à l'avenir, par exemple en changeant les pratiques de gestion des terres.

Changer la végétation autour des zones d'eau douce pourrait changer les molécules organiques qui se retrouvent dans l'eau. L'équipe étend maintenant son étude en prélevant des échantillons de 150 lacs à travers l'Europe, comprendre les conséquences écologiques plus larges de la diversité des molécules organiques dans les systèmes naturels d'eau douce.