Accumulation de matière organique dans les lacs oxygénés

Figure conceptuelle montrant les différences entre les lacs des bassins ouverts (A) et fermés (B) et la production de MOM récalcitrante (RDOM). Bien que basé sur les travaux de la présente étude, ce modèle conceptuel s'applique probablement à la plupart des systèmes d'eau douce, le temps de séjour de l'eau étant une variable importante. Les bassins ouverts sont fortement connectés à leur bassin versant et ont des temps de séjour courts qui fournissent du CDOM et favorisent la diversité microbienne. CDOM absorbe le rayonnement solaire qui diminue le rayonnement solaire à des profondeurs accrues dans la colonne d'eau. L'absorption de CDOM conduit également à la production d'espèces réactives de l'oxygène qui facilitent la dégradation et la consommation du COD par les bactéries. La majeure partie de la production de COD par le phytoplancton et les macrophytes est labile (LDOM) et dégradée par des processus photochimiques et microbiens principalement en d'autres composés labiles et en CO₂ , conduisant à une faible production nette de l'écosystème en raison d'un équilibre entre la photosynthèse (P) et la respiration (R). Dans les bassins fermés, les lacs à long temps de séjour, les liaisons avec le bassin versant sont coupées avec peu de CDOM et d'apports microbiens. Par conséquent, les niveaux de lumière sont plus élevés dans le lac, augmentant le rôle des processus photosynthétiques tout en diminuant la diversité des microbes capables de dégrader le DOC, permettant P > R. Ces conditions associées à des échelles de temps plus longues pour la dégradation du DOM entraînent une augmentation de la taille des pools de RDOM. Crédit :Lettres de limnologie et d'océanographie (2022). DOI :10.1002/lol2.10265

Lorsque nous brûlons des combustibles fossiles, non seulement ils produisent du dioxyde de carbone, un moteur du changement climatique, mais ils consomment également l'oxygène que nous respirons. Cependant, la quantité d'oxygène dans notre atmosphère produite par les plantes est presque équilibrée par la quantité consommée par les animaux, la maintenant à environ 21 % de l'atmosphère. Cela soulève une grande question pertinente pour notre survie et l'avenir de la biodiversité :qu'est-ce qui maintient les niveaux d'oxygène dans notre atmosphère relativement constants ?

L'oxygène aide à décomposer la matière organique pour libérer du dioxyde de carbone, un processus que vous pouvez voir dans un tas de compost de jardin. Pourtant, à certains endroits sur Terre, des matières organiques telles que des débris végétaux peuvent persister pendant des milliers d'années malgré la présence d'oxygène en abondance. James Cotner, professeur au Collège des sciences biologiques, veut mieux comprendre pourquoi cela se produit et ses implications pour la séquestration du carbone et le changement climatique.

Dans une étude récente publiée dans la revue Limnology and Oceanography Letters , le Dr Cotner et les co-auteurs N.J. Anderson et Christopher Osburn ont échantillonné des lacs au Groenland où les composés organiques dissous peuvent s'accumuler à des concentrations 200 fois supérieures aux concentrations dans les océans. Certains de ces lacs se trouvent juste à côté de lacs avec des concentrations beaucoup plus faibles, et ils voulaient comprendre pourquoi la matière organique est préservée dans certains lacs mais pas dans d'autres. Ils ont mesuré la salinité des lacs pour déterminer à quel point les lacs étaient connectés à leurs bassins versants et ont utilisé la datation au radiocarbone pour mesurer l'âge de la matière organique. "Notre travail semble suggérer que l'hydrologie et la lumière du soleil peuvent avoir un effet important sur la séquestration." dit Cotner.

Les chercheurs ont découvert que :

Less salty lakes that were well-connected to surrounding watersheds degraded organic matter much more quickly than lakes that were somewhat isolated, i.e., more salty.
Exposure to sunlight and the production of metabolites by microbes when they are starved for nutrients likely facilitate organic matter accumulation in the less-connected lakes.
Hydrology is a key part of the carbon cycle on Earth's surface, and both natural and human-driven processes like agriculture impact hydrologic connectivity with implications for both the carbon cycle and oxygen in our atmosphere.
"We were somewhat shocked to find that the age of the dissolved organic matter correlated extremely well with the salinity of the lake water, suggesting that very old organic matter can persist in lakes that are not well-connected to their surrounding landscapes." said John Anderson, a co-author from Loughborough University.

Further research in this area could reveal more about how carbon sequestration occurs in nature, which could have implications for human efforts at carbon sequestration as well. "Our future work will be focusing on the importance of tannins, humic compounds and nutrients as well as the role of different soil microbes to the degradation of organic matter in freshwater," says Cotner. + Explorer plus loin