2 O sous l'influence des impacts environnementaux à un niveau de détail sans précédent. L'étude, qui vient d'être publié dans Avancées scientifiques , est donc également un point de départ pour la création de modèles qui pourraient prédire les tendances futures de la dynamique des émissions de gaz à effet de serre des écosystèmes sous le changement climatique mondial.
Protoxyde d'azote (N 2 O) est un puissant gaz à effet de serre dont le taux de croissance atmosphérique s'est accéléré au cours de la dernière décennie. La plus grande part de N anthropique 2 O les émissions résultent de la fertilisation des sols avec de l'azote, qui est converti en N 2 O via divers processus abiotiques et biologiques. Une équipe de scientifiques dirigée par Eliza Harris et Michael Bahn du groupe de recherche en écologie fonctionnelle de l'Université d'Innsbruck a maintenant pu retracer en détail le N 2 O les filières de production et de consommation qui interviennent dans le cycle de l'azote, et conduire à terme à l'émission de ce gaz à effet de serre, dans le cadre du projet NitroTrace financé par la FWF. Dans un dispositif expérimental à l'Université d'Innsbruck, 16 monolithes de prairie intacts du site subalpin de recherche sur les écosystèmes à long terme (LTER) Kaserstattalm dans la région de Stubaital au Tyrol ont été étudiés. Les blocs de sol ont été exposés à une sécheresse extrême et à un remouillage ultérieur. Ces conditions météorologiques reflètent les changements climatiques auxquels de nombreuses régions du monde, dont les Alpes, sont de plus en plus exposés.
"Notre objectif était de quantifier l'effet net de la sécheresse et du remouillage sur N 2 O processus de formation et émissions, qui est actuellement largement inexploré, " dit Eliza Harris. Contrairement aux attentes des chercheurs, le processus de dénitrification, la décomposition du nitrate en N 2 O et azote moléculaire (N2) par des micro-organismes spécialisés, a été trouvé pour dominer N 2 O production dans des sols très secs.
Selon les hypothèses précédentes, ce processus se déroule principalement en milieu humide, sols pauvres en oxygène, et par conséquent plus de N 2 O peut être libéré dans l'atmosphère pendant la sécheresse que prévu. Les chercheurs s'attendaient à ce que le processus de nitrification prédomine dans les sols secs, produire du nitrate, qui est un composé chimique important pour les plantes. "Nous avons supposé que si le sol était sec, il y aurait suffisamment d'oxygène disponible pour la nitrification. Après un examen plus approfondi, nous avons pu détecter des accumulations de matière organique azotée induites par la sécheresse à la surface de nos échantillons de sol et les identifier comme déclencheurs de la dénitrification dans les sols secs. Cela suggère un rôle important pour les voies de chimiodénitrification et de codénitrification auparavant mal comprises, où des processus abiotiques et biotiques supplémentaires conduisent à la formation de N 2 , " explique Eliza Harris le résultat surprenant. Dans l'ensemble, N 2 L'émission d'O était la plus élevée pendant le remouillage après une sécheresse extrême.
Les résultats fournissent aux chercheurs des informations sans précédent sur le cycle de l'azote et les processus impliqués dans la formation du gaz à effet de serre N 2 O en réponse aux paramètres environnementaux. Une meilleure compréhension des réactions de production et de consommation peut aider à trouver des solutions pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, qui augmentent depuis des décennies.
Méthode d'analyse innovante
L'utilisation de la spectroscopie isotopique laser, rendu possible grâce au projet LTER-CWN financé par la FFG. « Grâce à cette nouvelle technique analytique, nous pouvons déterminer la composition isotopique de N 2 O. Ainsi, on obtient une sorte d'empreinte pour le processus de formation du N émis 2 , qui à son tour nous aide à comprendre son processus de formation microbienne, " souligne Eliza Harris l'importance de cette procédure. Les analyses d'écologie moléculaire les ont également aidés à déterminer quels gènes et microbes étaient impliqués dans la transformation de l'azote. De plus, les techniques d'analyse spatiale ont aidé à déterminer la composition et la distribution des éléments dans le sol. "Nous espérons qu'en continuant à appliquer la combinaison de ces méthodes dans de futurs projets de recherche similaires, nous acquerrons de plus amples informations sur les effets de rétroaction entre le changement climatique et le cycle de l'azote dans différents écosystèmes et environnements, ", explique Eliza Harris. L'objectif à long terme des chercheurs est d'utiliser des modèles pour prédire la dynamique des émissions des écosystèmes dans le contexte du changement climatique.
