La disparition des glaciers dans le monde augmente la dégradation des molécules complexes de carbone dans les rivières, contribuer potentiellement davantage au changement climatique.

Une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université de Leeds a pour la première fois lié les rivières de montagne alimentées par les glaciers à des taux plus élevés de décomposition de la matière végétale, un processus majeur dans le cycle mondial du carbone.

Alors que les glaciers de montagne fondent, l'eau est canalisée dans les rivières en aval. Mais avec le réchauffement climatique qui accélère la disparition des glaciers, les rivières ont des températures d'eau plus chaudes et sont moins sujettes à un débit d'eau variable et au mouvement des sédiments. Ces conditions sont alors beaucoup plus favorables à l'établissement et à la croissance des champignons.

Les champignons vivant dans ces rivières décomposent les matières organiques telles que les feuilles des plantes et le bois, conduisant éventuellement à la libération de dioxyde de carbone dans l'air. Le processus, un élément clé du cycle mondial du carbone des rivières, a maintenant été mesuré dans 57 rivières de six chaînes de montagnes à travers le monde, en Autriche, Equateur, La France, Nouvelle-Zélande, La Norvège et les États-Unis.

Les résultats, financé principalement par le Natural Environment Research Council, sont publiés aujourd'hui (15 mars) dans la revue Changement climatique naturel.

Auteur principal Sarah Fell, de l'école de géographie de Leeds et water@leeds, a déclaré que des modèles et des processus similaires ont été découverts dans le monde entier.

« Nous avons constaté une augmentation du taux de décomposition de la matière organique dans les rivières de montagne, ce qui peut alors conduire à une plus grande libération de carbone dans l'atmosphère.

"C'est une forme inattendue de rétroaction climatique, où le réchauffement entraîne la perte des glaciers, qui à son tour recycle rapidement le carbone dans les rivières avant qu'il ne soit renvoyé dans l'atmosphère."

Le recul des glaciers de montagne s'accélère à un rythme sans précédent dans de nombreuses régions du monde, avec le changement climatique qui devrait entraîner une perte continue de glace tout au long du 21e siècle.

Cependant, la réponse des processus écosystémiques fluviaux (tels que le cycle des nutriments et du carbone) à la diminution de la couverture glaciaire, et le rôle de la biodiversité fongique dans leur entraînement, reste mal compris.

L'équipe de recherche a utilisé des toiles d'artistes pour imiter des matières végétales telles que des feuilles et de l'herbe qui s'accumulent naturellement dans les rivières. Cela a été possible car la toile est en coton, principalement composé d'un composé appelé cellulose, le polymère organique le plus abondant au monde qui se trouve dans les feuilles des plantes qui s'accumulent naturellement dans les rivières.

Les bandes de toile ont été laissées dans les rivières pendant environ un mois, puis récupérés et testés pour déterminer avec quelle facilité ils pourraient être arrachés. Les bandes se déchirent plus facilement à mesure que les champignons aquatiques les colonisent, montrant que la décomposition des molécules de carbone se produisait plus rapidement dans les rivières plus chaudes parce qu'elles avaient moins d'eau provenant des glaciers.

Le co-auteur de l'étude, Professeur Lee Brown, également de l'école de géographie de Leeds et de water@leeds, a expliqué : « Notre découverte de modèles similaires de dégradation de la cellulose sur des sites du monde entier est vraiment excitante, car elle suggère qu'il pourrait y avoir une règle universelle sur la façon dont ces écosystèmes fluviaux se développeront à mesure que les montagnes continueront à perdre de la glace. Si c'est le cas, nous serons en bien meilleure position pour faire des prévisions sur la façon dont les écosystèmes fluviaux changeront à l'avenir.

Co-auteur, le professeur Alex Dumbrell, dont l'équipe de l'Université d'Essex a analysé les champignons des échantillons de rivière, a ajouté:"Nos travaux ont montré que la mesure d'un gène spécifique qui sous-tend l'activité de l'enzyme de dégradation de la cellulose (Cellobiohydrolase I) signifiait que nous pouvions mieux prédire la décomposition des bandes de coton que d'utiliser des informations sur l'abondance des espèces fongiques elles-mêmes, qui est l'approche la plus couramment utilisée. Cela ouvre de nouvelles voies de recherche pour améliorer nos prédictions sur les changements dans le cycle du carbone. »

Comme la croissance des algues et des plantes dans les rivières alimentées par les glaciers est minimisée par la basse température de l'eau, chenaux instables et niveaux élevés de sédiments fins, la décomposition de la matière végétale peut être une importante source de combustible pour ces écosystèmes aquatiques. Dans certaines parties du monde, comme l'Alaska et la Nouvelle-Zélande, les rivières alimentées par les glaciers s'étendent également dans les forêts qui fournissent de plus grandes quantités de feuilles mortes aux chaînes alimentaires des rivières.

En outre, parce que la perte des glaciers signifie que moins d'eau s'écoule dans les rivières et qu'elles sont moins enclines à changer de cap, on s'attend à ce que les plantes et les arbres des berges poussent davantage dans ces habitats à l'avenir, ce qui signifie qu'encore plus de feuilles mortes s'accumuleront dans les rivières. Ceci est susceptible d'accélérer le traitement fongique du carbone dans les rivières de montagne dans le monde entier encore plus qu'à l'heure actuelle.