Le long du gradient de dégel, l'eau de surface est d'un rouge rouille, causée par des microbes libérant des composés de fer et de carbone Crédit :Monique Patzner
Une nouvelle étude basée sur l'échantillonnage scientifique d'un puits de carbone rouillé dans une tourbière de pergélisol en Suède a révélé que les minéraux de fer ne parviennent pas à piéger le carbone organique, une vaste source de CO
L'étude, menée par des chercheurs des universités de Tübingen et de Bristol ont mené leur enquête sur le site de la tourbière de Stordalen, Abisko, La Suède apparaît dans Communication Nature aujourd'hui.
Environ un quart du sol de l'hémisphère nord est gelé en permanence. On estime que ces zones contiennent environ deux fois plus de carbone que l'atmosphère mondiale actuelle. Cependant, ces sols de pergélisol fondent de plus en plus à mesure que la Terre se réchauffe.
L'équipe de recherche, dirigé par le professeur Andreas Kappler, et Monique Patzner du Centre de géosciences appliquées, et le Dr Casey Bryce—maintenant à l'Université de Bristol—en collaboration avec le professeur Thomas Borch de la Colorado State University, ont étudié la manière dont ce développement affecte les micro-organismes du sol. Ils ont travaillé sur l'hypothèse que la décongélation augmente la disponibilité de carbone organique pour les micro-organismes à traiter, libérant à son tour de grandes quantités de dioxyde de carbone et de méthane. Ces gaz accélèrent l'effet de serre, entraînant une nouvelle fonte du pergélisol dans un cercle vicieux.
La hausse des températures entraîne l'effondrement des sols de pergélisol intacts, entraînant des glissements de terrain et la formation généralisée de zones humides. Dans cette dernière étude, l'équipe a étudié ce qui arrive au carbone piégé dans le sol lorsque le pergélisol dégèle.
« La matière organique naturellement présente dans les échantillons s'est accumulée sous forme de tourbe pendant des milliers d'années. Avec le dégel du pergélisol, les microbes deviennent actifs et sont capables de décomposer la tourbe, " dit le professeur Kappler. " Nous savons également que les minéraux de fer préservent le carbone organique de la biodégradation dans divers environnements - et ainsi ils pourraient être un puits de carbone même après le dégel du pergélisol. " Le fer réactif est présent comme une sorte de rouille et pourrait être devrait piéger la matière organique dans ce que les scientifiques appellent un "puits de carbone rouillé".
Carotte de forage de la couche active de la tourbière Crédit :Monique Patzner
Là, des échantillons de l'eau interstitielle du sol et des carottes de forage ont été prélevés dans la couche active le long d'un gradient de dégel du pergélisol. L'équipe de recherche a examiné la quantité de matière organique liée aux minéraux de fer réactifs, la stabilité de ces associations Fe-C avec le dégel du pergélisol, et si les micro-organismes présents pourraient utiliser le matériau comme source de nourriture et d'énergie. L'équipe a également mené des expériences dans le laboratoire de Tübingen.
L'équipe a découvert que les micro-organismes sont apparemment capables d'utiliser le fer comme source de nourriture, libérant ainsi le carbone organique lié dans l'eau du sol. Cela signifie que le puits de carbone rouillé ne peut pas empêcher le carbone organique de s'échapper du pergélisol en dégel. Sur la base de données disponibles ailleurs dans l'hémisphère nord, les chercheurs s'attendent à ce que leurs résultats soient applicables aux environnements de pergélisol dans le monde entier.
L'auteur principal de la publication, Monique Patzner, résume :« Le puits de carbone rouillé ne se trouve que dans les sols de pergélisol intacts ; ce puits est perdu pendant le dégel du pergélisol. » Maintenant, les chercheurs cherchent à savoir comment cela facilite les émissions de gaz à effet de serre et donc le réchauffement climatique. "Il semble que le carbone précédemment lié au fer soit hautement biodisponible et, par conséquent, les bactéries pourraient le métaboliser immédiatement en émissions de gaz à effet de serre, ", dit Patzner. "C'est un processus qui est actuellement absent des modèles de prévision du changement climatique et doit être pris en compte."
Dr Bryce, qui poursuit ses recherches au sein de la School of Earth Sciences de l'Université de Bristol, a ajouté :« Nous avons identifié que la rouille naturelle emprisonne le carbone dans les tourbières arctiques et inhibe potentiellement sa libération dans l'atmosphère en tant que gaz à effet de serre. Cependant, à mesure que le pergélisol fond, la rouille est dissoute par les bactéries et le carbone associé est libéré. Cette étude représente une avancée passionnante dans notre compréhension de la façon dont les interactions entre la matière organique, les métaux et les micro-organismes peuvent réguler la perte de carbone des tourbières avec des conséquences importantes pour les rétroactions climatiques dans l'Arctique."
Les chercheurs impliqués dans cette étude examinent maintenant comment ils pourraient établir l'identité des micro-organismes responsables de la perte minérale, le devenir du carbone libéré et les conséquences sur les émissions de gaz à effet de serre.
Le Dr Bryce a ajouté :« Nous travaillons également à établir comment les interactions dynamiques entre les minéraux de fer et le carbone sont pendant les cycles de gel-dégel ou de séchage-mouillage. Nous utilisons également certaines des leçons apprises dans l'Arctique pour les tourbières du Royaume-Uni qui sont connaissent actuellement une dégradation extrême." 
