Les communautés microbiennes du pergélisol arctique ont radicalement changé à la fin de la dernière période glaciaire et le changement pourrait se reproduire en raison du changement climatique moderne, selon une nouvelle étude réalisée par des scientifiques de l'Université de l'Alberta.

Les chercheurs ont comparé les communautés microbiennes trouvées dans le pergélisol formé au cours de la dernière période glaciaire, à la fin de l'époque géologique dite du Pléistocène, avec ceux du début de l'ère moderne, connu sous le nom d'Holocène.

"Nous avons constaté que les communautés microbiennes et les paramètres chimiques sont stables à chaque époque jusqu'à ce qu'ils franchissent un seuil, entraînée par le changement climatique, " a expliqué le co-auteur de l'étude Brian Lanoil, professeur agrégé à la Faculté des sciences.

« Après ce seuil, il y a un brusque basculement vers une nouvelle communauté microbienne et une nouvelle chimie du sol. Nous soutenons que le changement climatique moderne pourrait conduire à une transition d'état similaire pour les sols dans les écosystèmes arctiques, avec des conséquences inconnues."

Les chercheurs émettent l'hypothèse que ce changement dans le sol peut créer un nouveau profil de sol défavorable aux communautés microbiennes existantes, avec des effets généralisés.

"Puisque les sols sont l'endroit où poussent les plantes et où vit presque toute la vie terrestre, cela pourrait avoir de gros impacts sur l'ensemble de l'écosystème arctique, " a expliqué Lanoil. "Notre travail montre que cela s'est passé avant, et il est possible que cela se reproduise en raison du changement climatique actuel."

Les microbes du sol sont importants pour de nombreuses fonctions écosystémiques, et des changements drastiques dans la communauté microbienne peuvent entraîner de nombreux changements dans le fonctionnement de ces sols. Par exemple, les microbes de l'environnement actuel sont responsables du traitement du carbone et de l'azote, et un changement dans ces systèmes pourrait avoir le potentiel d'affecter les cycles du carbone et de l'azote dans les écosystèmes arctiques.

Mais Lanoil a noté que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre la fonction des nouvelles communautés microbiennes qui se forment après avoir franchi le seuil et leurs effets potentiels sur l'écosystème au sens large.

"Nos résultats peuvent également expliquer la raison des résultats contradictoires obtenus à partir d'expériences de réchauffement des sols sur le terrain et en laboratoire, " a ajouté le doctorant Alireza Saidi-Mehrabad, auteur principal de l'étude. "Cette différence est probablement due au fait que les études sur le terrain impliquent un chauffage modéré du sol. En revanche, dans des incubations en laboratoire, une petite quantité de dégel du pergélisol pourrait entraîner une réponse rapide à une augmentation de la température, conduisant à des changements majeurs à la fois dans la chimie du sol et dans la structure de la communauté microbienne. »

Parmi les autres collaborateurs de cette recherche, citons Duane Froese, professeur à la Faculté des sciences et titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les changements environnementaux nordiques; Patrick Neuberger, ancien étudiant diplômé du laboratoire Lanoil; et Morteza Hajihosseini, étudiant diplômé à l'École de santé publique de l'Université de l'Alberta.

Le financement de la recherche a été fourni par l'Alberta Innovates Graduate Fellowship, ArcticNet, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le Programme de formation en sciences du Nord, et le Northern Research Award de l'Université de l'Alberta.

L'étude, "Modifications de la structure de la communauté microbienne du pergélisol à travers la frontière pléistocène-holocène, " a été publié dans Frontières en sciences de l'environnement .