Tourbières, qui représentent 3% de la superficie totale de la Terre, sont connus sous un certain nombre de noms-maures, bourbiers, tourbières, marécages et portions de toundra de pergélisol. Ils stockent également une quantité importante de carbone terrestre.

Une équipe de recherche de la Florida State University et du Georgia Institute of Technology accordent une attention particulière à ces systèmes complexes, car ils ont découvert que le réchauffement de la Terre stimule des changements complexes dans les écosystèmes avec pour résultat final la libération d'encore plus de gaz à effet de serre dans l'air.

Les découvertes de l'équipe - une partie d'un projet plus vaste étudiant le réchauffement des tourbières dirigé par Paul Hanson du Oak Ridge National Lab (ORNL) du département américain de l'Énergie - ont été publiées aujourd'hui dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences .

Rachel Wilson, chimiste de l'environnement FSU, l'auteur principal de l'étude, a déclaré que le réchauffement entraîne une augmentation des émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère en raison d'un effet en cascade et de ces émissions plus élevées, si sans relâche, sont susceptibles de se poursuivre à long terme.

"D'abord, la communauté végétale réagit au réchauffement et produit plus de sucres, ", a déclaré Wilson. "Ces sucres sont ensuite du carburant pour les micro-organismes anaérobies qui produisent du dioxyde de carbone et du méthane comme produits de respiration. Cela suggère que l'augmentation de la production de méthane à des températures plus élevées n'est pas un effet transitoire mais est susceptible de persister dans le temps, aggraver la crise climatique en ajoutant des gaz à effet de serre dans l'atmosphère."

Les chercheurs sont particulièrement préoccupés par les boucles de rétroaction par lesquelles un réchauffement climatique accélère la production de gaz à effet de serre des tourbières, ce qui réchauffe encore le climat. Les tourbières sont parmi les plus grandes banques de carbone à la surface de la Terre, contenant autant de dioxyde de carbone que l'atmosphère préindustrielle. Le carbone stocké par les tourbières est vulnérable au climat.

"Alors que les tourbières se réchauffent, une plus grande partie du carbone qui y est stocké devient sensible à la décomposition par des micro-organismes, qui est ensuite libéré sous forme de dioxyde de carbone et, encore plus troublant, méthane, ", a déclaré Wilson.

Professeur émérite Robert O. Lawton et professeur d'océanographie John Widmer Winchester Jeff Chanton, un expert mondialement reconnu du méthane, dirige la partie FSU du projet et est impliqué depuis 2012.

« Le méthane entraîne actuellement environ 25 % du« forçage climatique, " ou influence sur l'atmosphère qui emprisonne la chaleur et réchauffe la terre, par rapport au dioxyde de carbone, qui entraîne presque tout le reste, " a dit Chanton. " Mais le méthane est un gaz à effet de serre plus fort que le CO 2 par un facteur 30. La recherche montre qu'avec des conditions de réchauffement, le cycle du carbone des tourbières passera d'un cycle de séquestration à des émissions avec un effet méthane croissant. C'est doublement mauvais."

Le microbiologiste Georgia Tech et président associé de recherche Joel Kostka, qui a co-dirigé l'étude, a déclaré que ce résultat désagréable est atténué par les conditions extrêmes rencontrées dans les tourbières du monde entier.

« Bien que la plupart des tourbières se trouvent dans les régions du nord, qui subissent l'un des réchauffements les plus rapides de la planète, on parle généralement de froid, les sols acides où il n'y a pas d'oxygène, " a déclaré Kostka. "Les méthanogènes se développent très lentement dans ces conditions extrêmes. Nous voyons leur activité augmenter avec le réchauffement, mais ils ne grandissent pas encore aussi vite."

Ensemble, le groupe de recherche se rend dans le nord du Minnesota jusqu'à quatre fois par an pour collecter des échantillons dans l'installation gérée par l'ORNL. Les chercheurs de la FSU analysent la tourbe pour les concentrations souterraines de dioxyde de carbone et de méthane et les isotopes tandis que l'équipe de Kostka étudie les échantillons avec des méthodes microbiologiques avancées.

Wilson a également reçu une subvention pour utiliser les installations du Laboratoire des sciences moléculaires de l'environnement au Laboratoire national du Pacifique Nord-Ouest du ministère de l'Énergie, ce qui lui a permis de faire analyser des échantillons à l'aide de diverses techniques environnementales de pointe.

Avec l'aide de Malak Tfaily, une ancienne élève de la FSU qui est maintenant professeure adjointe à l'Université de l'Arizona, ils ont utilisé la technique de spectrométrie de masse à haute résolution du laboratoire, FTICR-MS, qui a été largement mis au point au Laboratoire national de champ magnétique élevé, dont le siège est à la FSU.

La recherche FSU et Georgia Tech fait partie de l'expérience beaucoup plus vaste sur les réponses des épinettes et des tourbières dans des environnements changeants, ou ÉPINETTE, pour étudier les rétroactions climatiques des tourbières. Supervisé et réalisé par Hanson d'ORNL, une tourbière dans le nord de la forêt expérimentale Marcell du Minnesota est chauffée expérimentalement à diverses températures à l'intérieur de grands enclos. L'air et la tourbe sont réchauffés à des températures qui simulent des climats plus chauds.

Des scientifiques de plusieurs laboratoires nationaux du DOE dont l'ORNL, le Service des forêts des États-Unis du ministère de l'Agriculture des États-Unis, et un certain nombre d'universités américaines et internationales collaborent pour déterminer les changements dans la végétation, caractéristiques physiques de la tourbe, et affiner les modèles climatiques pour mieux saisir comment ces écosystèmes critiques pour le climat réagissent aux conditions de réchauffement.