Le substrat rocheux sous nos pieds a la réputation d'être un endroit inhospitalier. En revanche, le sol est connu pour regorger de vie, des microbes aux racines des plantes en passant par les insectes.

Cette perspective a fait du sol la source la plus importante de dioxyde de carbone produit par les forêts, le CO 2 étant un sous-produit naturel de la vie en son sein. Mais selon une étude menée par l'Université du Texas à Austin, la vue dominante ne fait qu'effleurer la surface.

L'étude a révélé que le CO 2 peut également être produit plus profondément sous terre dans les fractures du substratum rocheux, et que cette source pourrait représenter jusqu'à 29 % de la moyenne quotidienne de CO 2 émis par la terre, selon la saison.

Ce constat ne signifie pas que les paysages émettent plus de CO 2 dans l'atmosphère, mais cela remet en question la sagesse conventionnelle sur l'endroit où le CO 2 est en cours de production. Cela peut également aider à améliorer les modèles de changement climatique, car comprendre comment et où le CO 2 est produit est un élément essentiel de la création de prévisions précises.

L'étude a lié le CO 2 production dans la roche à l'absorption saisonnière de l'eau par les racines profondes des arbres à plusieurs mètres sous la surface, une découverte qui suggère que les racines des arbres et les communautés microbiennes qui les entourent sont la source du CO 2 - et que les fractures du substratum rocheux sont un endroit où la vie s'épanouit.

"Il s'agit d'un changement de paradigme en termes d'endroit où se situe l'action, " a déclaré Daniella Rempe, professeur adjoint à l'UT Jackson School of Geosciences qui a co-écrit l'étude. "Les sols ne sont peut-être pas le seul acteur clé des forêts."

L'étude a été publiée le 6 décembre dans le JGR Biogéosciences .

Alison Tune, un étudiant diplômé de la Jackson School, dirigé la recherche. Les autres coauteurs incluent le professeur de la Jackson School Philip Bennett, Jia Wang, un étudiant diplômé de l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign, et Jennifer Druhan, professeur adjoint à l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign qui a joué un rôle clé dans la conception et l'exécution de la recherche.

Le sol ne repose pas sur un substrat rocheux solide. Plutôt, une zone de transition de substratum rocheux fracturé et altéré se situe entre ces deux extrêmes. Cette roche altérée est notoirement difficile à échantillonner. La recherche s'est appuyée sur un outil d'échantillonnage spécialisé enterré dans une pente de colline dans le nord de la Californie, qui s'étendait du sommet du substratum fracturé jusqu'au fond, environ 44 pieds.

Cet outil a rapidement révélé que cette région était un site actif de CO 2 production.

"Il y a un grand CO 2 source sous le sol, " a déclaré Tune. " Lorsque nous avons mesuré pour la première fois le [CO 2 ] profils de concentration sur le terrain, nous étions plutôt enthousiasmés par ce que nous avons trouvé. »

En analysant des milliers d'échantillons collectés de 2017-2019, les chercheurs ont découvert que le CO 2 n'est pas resté sur place. Pendant la saison sèche, le CO 2 principalement remonté dans le sol où il a été libéré dans l'atmosphère. Pendant la saison humide, quand les eaux souterraines sont remontées pour combler les fractures, près de 50% du CO 2 dissous dans l'eau, qui finit par se jeter dans les ruisseaux et les rivières.

Les chercheurs ont découvert que ce CO dissous 2 accélère l'altération des roches, avec jusqu'à 80 % du carbone dissous dans les eaux souterraines sortant de la zone d'étude provenant du substratum rocheux fracturé. Ce constat est significatif, Rempé a dit, car c'est la première fois que les scientifiques sont en mesure de déterminer où se produit l'altération continue des roches dans le versant de la colline.

Cette étude s'appuie sur un corpus croissant de connaissances montrant que le substratum rocheux fracturé est une région d'importance écologique. Par exemple, dans une étude de 2018, Rempe et ses collaborateurs ont trouvé des preuves de l'humidité de la roche dans les roches fracturées soutenant les arbres pendant les sécheresses.

Marc Torres, professeur adjoint à l'Université Rice qui étudie le cycle du carbone dans les environnements, a déclaré que la recherche est importante car elle met en lumière une partie du paysage qui est considérée comme une « boîte noire » entre le sol et les eaux souterraines.

« Dans le travail que je fais, Je puise généralement l'eau de la rivière et je dois en déduire ce qui se passe sous une colline, ", a-t-il déclaré. "Ce qui est vraiment impressionnant dans le travail, c'est la façon dont ils ont observé des choses incroyablement difficiles à voir."

Les chercheurs prévoient d'étudier le substratum rocheux fracturé à d'autres endroits, y compris un site de recherche local au White Family Outdoor Learning Center de la Jackson School, un site de 266 acres à Dripping Springs, Texas.

"Le substrat rocheux fracturé est très courant au Texas, où le sol est vraiment mince et il y a beaucoup d'enracinement profond, " a déclaré Tune. " Cela pourrait être une partie importante du cycle du carbone dans ces écosystèmes et il pourrait être important de comprendre cela à mesure que nous avançons et que le climat change avec le temps. "