Le réchauffement des températures dans les tourbières de climat froid peut, avec le temps, déclencher la décomposition des vieilles, tourbe profondément enfouie et augmenter les émissions de méthane et de dioxyde de carbone nocifs pour le climat dans l'air, selon une étude menée par un ancien doctorant de l'Université de l'Oregon.

Le plus troublant est la libération potentielle de méthane, un puissant gaz à effet de serre qui absorbe la lumière du soleil et réchauffe l'atmosphère, a déclaré le co-auteur de l'étude Scott Bridgham, biologiste au Département de biologie et membre du programme d'études environnementales de l'UO et de l'Institut d'écologie et d'évolution.

L'étude, dirigé par Anya Hopple et mené par une équipe de neuf membres dans une forêt expérimentale du Minnesota, paru le mois dernier dans Communication Nature . Tourbières, qui sont constitués de matière organique en décomposition pouvant atteindre plusieurs mètres de profondeur, contiennent la moitié du carbone du sol dans le monde mais n'occupent que 3 pour cent de la superficie des terres. Comment le réchauffement affectera les émissions de gaz et le réchauffement climatique est une préoccupation croissante.

"La majeure partie de ce carbone de tourbe s'est accumulée au cours de milliers d'années en raison de conditions prolongées de froid et d'inondation, donc une question centrale est de savoir à quel point ce carbone est inerte face au changement climatique, " a déclaré Bridgham. " Dans la seule expérience au monde de réchauffement de l'ensemble de l'écosystème et de dioxyde de carbone atmosphérique élevé dans une tourbière, notre équipe a montré qu'après une période de latence d'environ un an, l'ensemble du profil de tourbe a commencé à produire plus de dioxyde de carbone et de méthane."

Dans l'étude financée par le Département de l'énergie des États-Unis, les chercheurs ont réchauffé le sol à 3 mètres de profondeur, ou environ 10 pieds, avec des résistances électriques à cinq températures différentes liées au réchauffement projeté. Les sols plus profonds ont tendance à refléter les températures moyennes annuelles tandis que les sols de surface reflètent les variations saisonnières, dit Bridgham.

Les résultats présentés dans l'étude ont été tirés de quatre années de données recueillies en 2015-2018 dans le cadre d'une recherche à long terme menée par plusieurs institutions sur le site expérimental Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments, connu sous le nom d'ÉPINETTE.

Pendant ce temps, des augmentations exponentielles ont été observées dans les émissions de méthane de surface, avec une production de méthane beaucoup plus importante à de plus grandes profondeurs, en réponse à l'augmentation des températures dans tout le profil du sol. Les analyses au radiocarbone ont montré que des sources de carbone plus anciennes et plus profondes jouaient un rôle important dans les changements.

"Les microbes qui décomposent la matière organique du sol dans des conditions gorgées d'eau respirent du dioxyde de carbone et/ou du méthane, " a déclaré Bridgham. " Le rapport de ces gaz est important dans la respiration microbienne, car le méthane est un gaz à effet de serre 45 fois plus puissant que le dioxyde de carbone sur une période de 100 ans. "

Les chercheurs ont cherché mais ont trouvé peu de preuves d'augmentations du niveau de dioxyde de carbone atmosphérique, ce qui est important dans la photosynthèse. Des effets ont été observés dans la physiologie des plantes, Bridgham a dit, mais cela n'a pas encore pénétré les autres fonctions de l'écosystème.

Dans des travaux publiés antérieurement qui examinaient seulement 14 mois de réchauffement des températures au fond de la tourbe, une équipe qui comprenait également Hopple, qui est maintenant chercheur au Pacific Northwest National Laboratory, et Bridgham n'a trouvé aucun effet sur la production de méthane et de dioxyde de carbone dans la tourbe plus profonde.

"Nos résultats actuels suggèrent que les réponses de l'écosystème restent largement déterminées par la tourbe de surface, mais qu'après un délai relativement court, la vaste banque (de carbone) en profondeur dans les tourbières est sensible au réchauffement, " a noté l'équipe.

Les auteurs ont noté que leurs résultats provenaient d'une région de tourbière du nord et pourraient s'appliquer plus directement aux tourbières traditionnellement à climat froid où les températures se réchauffent. La température élevée la plus élevée utilisée dans l'étude se situait à l'extrémité supérieure d'une plage attendue dans le pire des cas pour les régions arctiques.