Les incendies de haute intensité peuvent détruire les tourbières et les amener à émettre d'énormes quantités de leur carbone stocké dans l'atmosphère sous forme de gaz à effet de serre, mais une nouvelle étude de l'Université Duke révèle que les incendies de faible gravité déclenchent le résultat inverse.

Les feux plus petits aident à protéger le carbone stocké et améliorent le stockage à long terme de celui-ci dans les tourbières.

Le chauffage éclair de la tourbe humide lors de feux de surface moins graves altère chimiquement l'extérieur des particules de sol agglutinées et "crée essentiellement une croûte qui rend difficile pour les microbes d'atteindre la matière organique à l'intérieur, " a déclaré Neal Flanagan, professeur assistant invité au Duke Wetland Center et à la Duke's Nicholas School of the Environment.

Cette réaction, que Flanagan appelle « l'effet crème brûlée », protège la tourbe touchée par le feu de la pourriture. Heures supplémentaires, cette barrière protectrice aide à ralentir la vitesse à laquelle le carbone stocké d'une tourbière est rejeté dans l'environnement sous forme de dioxyde de carbone et de méthane qui réchauffent le climat, même pendant les périodes de sécheresse extrême.

En documentant cet effet sur les sols des tourbières du Minnesota au Pérou, "cette étude démontre le vital et nuancé, mais encore largement méconnu, le rôle du feu dans la préservation de la tourbe sur un large gradient latitudinal, de la zone hémi-boréale aux tropiques, " a déclaré Curtis J. Richardson, directeur du Duke Wetland Center.

"C'est la première fois qu'une étude est en mesure de montrer que, " Richardson a dit, « et cela a des implications importantes pour l'utilisation bénéfique des feux de faible intensité dans la gestion des tourbières, surtout à une époque d'augmentation des incendies de forêt et des sécheresses."

Les chercheurs ont publié leurs résultats évalués par des pairs le 10 mai dans la revue Biologie du changement global .

Les tourbières sont des zones humides qui ne couvrent que 3% des terres de la Terre mais stockent un tiers du carbone total du sol de la planète. Laissé sans être dérangé, ils peuvent emprisonner le carbone dans leur sol organique pendant des millénaires en raison de composés antimicrobiens naturels appelés phénoliques et aromatiques qui, selon des études antérieures de l'équipe Duke, peuvent empêcher la tourbe encore plus sèche de se décomposer. Si un couvant, un feu de forte intensité ou autre perturbation majeure détruit cette protection naturelle, cependant, ils peuvent rapidement passer des puits de carbone aux sources de carbone.

Pour mener la nouvelle étude, Flanagan et ses collègues du Duke Wetland Center ont surveillé un brûlage proscrit par le U.S. Fish and Wildlife Service d'une tourbière pocosin, ou tourbière humide couverte d'arbustes, au Pocosin Lakes National Wildlife Refuge dans l'est de la Caroline du Nord en 2015. À l'aide de capteurs de terrain, ils ont mesuré l'intensité changeante du feu au cours de sa durée et les effets qu'il a eu sur l'humidité du sol, températures de surface et couvert végétal. Ils ont également effectué des analyses chimiques d'échantillons de matière organique du sol prélevés avant et après l'incendie.

Ils ont ensuite reproduit l'intensité et la durée de l'incendie N.C., qui a brièvement atteint des températures de 850oF, dans des tests de laboratoire contrôlés sur des sols de tourbières du Minnesota, la Floride et le bassin amazonien du Pérou, et analysé les échantillons de brûlure en utilisant la spectroscopie photoélectronique à rayons X et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier.

L'analyse a montré que les incendies de faible gravité augmentaient le degré de condensation et d'aromatisation du carbone dans les échantillons de sol, en particulier ceux collectés à la surface des tourbières. En d'autres termes, les chercheurs ont vu "l'effet crème brûlée" dans des échantillons de chacune des latitudes.

Des incubations à long terme en laboratoire des échantillons brûlés ont montré des émissions cumulées de CO2 plus faibles provenant de la tourbe pendant plus de 1 à 3 ans après les tests.

"Initialement, il y a eu une perte de carbone, mais à long terme, vous pouvez facilement compenser cela car il y a aussi une respiration réduite par les microbes qui favorisent la pourriture, donc la tourbe se décompose à un rythme beaucoup plus lent, " a déclaré Flanagan.

Globalement, les tourbières contiennent environ 560 gigatonnes de carbone stocké. C'est la même quantité qui est stockée dans toutes les forêts et presque autant que les 597 gigatonnes trouvées dans l'atmosphère.

« Il est essentiel d'améliorer la façon dont nous gérons et préservons les tourbières étant donné leur importance dans le bilan du carbone de la Terre et la façon dont le changement climatique modifie les régimes naturels des incendies dans le monde entier, " Richardson a dit, "Cette étude nous rappelle que le feu n'est pas qu'une anomalie destructrice dans les tourbières, cela peut aussi être une partie bénéfique de leur écologie qui a une influence positive sur leur accrétion de carbone."

Flanagan et Richardson ont mené l'étude avec des collègues chercheurs du Duke Wetland Center, Hongjun Wang et Scott Winton. Winton occupe également des postes à l'Institut de biogéochimie et de dynamique des polluants de l'ETH Zurich et à l'Institut fédéral suisse des sciences et technologies aquatiques.