La capacité de la Terre à absorber près d'un tiers des émissions de carbone d'origine humaine par les plantes pourrait être réduite de moitié au cours des deux prochaines décennies au rythme actuel de réchauffement, selon une nouvelle étude en Avancées scientifiques par des chercheurs de la Northern Arizona University, le Woodwell Climate Research Center et l'Université de Waikato, Nouvelle-Zélande. En utilisant plus de deux décennies de données provenant de tours de mesure dans tous les grands biomes du monde, l'équipe a identifié un point de basculement critique de la température au-delà duquel la capacité des plantes à capturer et à stocker le carbone atmosphérique - un effet cumulatif appelé "puits de carbone terrestre" - diminue à mesure que les températures continuent d'augmenter.

La biosphère terrestre – l'activité des plantes terrestres et des microbes du sol – fait une grande partie de la « respiration, " échangeant du dioxyde de carbone et de l'oxygène. Les écosystèmes du monde entier attirent le dioxyde de carbone par photosynthèse et le rejettent dans l'atmosphère via la respiration des microbes et des plantes. Au cours des dernières décennies, la biosphère a généralement absorbé plus de carbone qu'elle n'en a libéré, atténuer le changement climatique.

Mais alors que des températures record continuent de se propager à travers le monde, cela peut ne pas continuer; la NAU, Les chercheurs de Woodwell Climate et de Waikato ont détecté un seuil de température au-delà duquel l'absorption de carbone par les plantes ralentit et la libération de carbone s'accélère.

Auteur principal Katharyn Duffy, chercheur postdoctoral à la NAU, remarqué de fortes baisses de la photosynthèse au-dessus de ce seuil de température dans presque tous les biomes du monde, même après avoir éliminé d'autres effets tels que l'eau et la lumière du soleil.

"La Terre a une fièvre qui ne cesse de croître, et un peu comme le corps humain, nous savons que chaque processus biologique a une plage de températures à laquelle il fonctionne de manière optimale, et celles au-dessus desquelles la fonction se détériore, " dit Duffy. " Alors, nous voulions demander, combien les plantes peuvent-elles supporter ?"

Cette étude est la première à détecter un seuil de température pour la photosynthèse à partir de données d'observation à l'échelle mondiale. Alors que les seuils de température pour la photosynthèse et la respiration ont été étudiés en laboratoire, les données de Fluxnet fournissent une fenêtre sur ce que vivent réellement les écosystèmes à travers la Terre et comment ils réagissent.

"Nous savons que l'optimum de température pour les humains se situe autour de 37 degrés Celsius (98 degrés Fahrenheit), mais nous, dans la communauté scientifique, ne savions pas quels étaient ces optima pour la biosphère terrestre, " dit Duffy.

Elle a fait équipe avec des chercheurs de Woodwell Climate et de l'Université de Waikato qui ont récemment développé une nouvelle approche pour répondre à cette question :la théorie du taux macromoléculaire (MMRT). Avec sa base dans les principes de la thermodynamique, Le MMRT a permis aux chercheurs de générer des courbes de température pour chaque biome majeur et le globe.

Les résultats étaient alarmants.

Les chercheurs ont découvert que les "pics" de température pour l'absorption de carbone - 18 degrés C pour les plantes C3 les plus répandues et 28 degrés C pour les plantes C4 - sont déjà dépassés dans la nature, mais n'a vu aucun contrôle de température sur la respiration. Cela signifie que dans de nombreux biomes, le réchauffement continu entraînera une baisse de la photosynthèse tandis que les taux de respiration augmenteront de façon exponentielle, faire pencher la balance des écosystèmes de puits de carbone à source de carbone et accélérer le changement climatique.

"Différents types de plantes varient dans les détails de leurs réponses à la température, mais tous montrent une baisse de la photosynthèse lorsqu'il fait trop chaud, ", a déclaré le co-auteur de la NAU, George Koch.

À l'heure actuelle, moins de 10 pour cent de la biosphère terrestre connaît des températures au-delà de ce maximum photosynthétique. Mais au rythme actuel des émissions, jusqu'à la moitié de la biosphère terrestre pourrait connaître des températures supérieures à ce seuil de productivité d'ici le milieu du siècle - et certains des biomes les plus riches en carbone au monde, y compris les forêts tropicales humides en Amazonie et en Asie du Sud-Est et la taïga en Russie et au Canada, sera parmi les premiers à atteindre ce point de basculement.

"La chose la plus frappante que notre analyse a montrée est que les optima de température pour la photosynthèse dans tous les écosystèmes étaient si bas, " dit Vic Arcus, biologiste à l'Université de Waikato et co-auteur de l'étude. "Combiné à l'augmentation du taux de respiration de l'écosystème à travers les températures que nous avons observées, nos résultats suggèrent que toute augmentation de la température au-dessus de 18 degrés C est potentiellement préjudiciable au puits de carbone terrestre. Sans freiner le réchauffement pour rester égal ou inférieur aux niveaux établis dans l'Accord de Paris sur le climat, le puits de carbone terrestre ne continuera pas à compenser nos émissions et à nous faire gagner du temps."