Des climats plus chauds et plus humides amplifient la libération de carbone

Sans les écosystèmes terrestres, notre climat serait probablement encore plus menacé qu'il ne l'est déjà. Les plantes et les sols consomment actuellement environ un tiers du carbone anthropique émis dans l'atmosphère, ce qui en fait un élément clé de l'atténuation du changement climatique mondial. Le sol joue ici un rôle prépondérant, car il stocke une grande partie du carbone organique, ce qui retarde le retour de ce dernier dans l'atmosphère lorsque les plantes meurent.

Préoccupations justifiées

L'avenir de ces importants réservoirs de carbone terrestre fait l'objet d'un débat intense entre experts. De nombreux scientifiques craignent que dans un climat plus chaud, les écosystèmes terrestres puissent libérer plus de carbone organique qu'aujourd'hui, perdant ainsi l'effet d'atténuation qu'ils ont sur le changement climatique.

Une équipe internationale de chercheuses et chercheurs dirigée par Timothy Eglinton, professeur de biogéoscience à l'ETH Zurich, a confirmé que ces craintes sont justifiées. Leur étude exhaustive a récemment été publiée dans la revue PNAS. Les scientifiques ont démontré que le carbone organique est libéré des sols plus rapidement dans les régions chaudes que dans les régions froides, ce qui les a amenés à conclure que la poursuite du réchauffement climatique pourrait nuire à la capacité du sol à séquestrer le carbone.

Le tableau complet

Diverses études locales approfondies ont examiné les processus exacts par lesquels le sol absorbe et stocke le carbone organique, mais, en raison de leur sélectivité, elles ne reflètent pas encore l'ensemble du tableau. Le professeur Eglinton : «Nous voulions trouver un moyen d'étudier le comportement de zones entières. Les rivières sont idéales pour cela, car elles agissent comme une chambre d'écho qui reflète ce qui se passe dans l'ensemble du bassin versant», explique-t-il.

Pendant plusieurs années, les scientifique ont prélevé des échantillons de sédiments à l'embouchure de 36 rivières dans le monde entier. Certains de ces échantillons étaient des particules de sédiments que l'équipe a filtré directement de l'eau des rivières, d'autres étaient des dépôts de matériaux provenant des berges. Sur la base de ces échantillons, les chercheurs ont pu déterminer l'âge du carbone organique que les rivières exportaient vers la mer.

En gros, l'idée est que plus le carbone organique des rivières est ancien, plus il faut de temps dans le bassin versant donné pour que le carbone organique stocké soit libéré et exporté après la mort des plantes. La comparaison de l'âge du carbone organique des différents bassins versants permet aux chercheurs de déterminer les facteurs clés qui influencent le bilan carbone et, par conséquent, la façon dont la capacité de stockage du sol peut changer à l'avenir.

Se concentrer sur des molécules spécifiques

Cependant, pour aller vraiment au fond des choses, les chercheuses et chercheurs ont dû recourir à une astuce astucieuse. Le carbone présent dans l'eau des rivières provient de nombreuses sources différentes, notamment des roches sédimentaires et des organismes qui vivent dans l'eau. Ils ont donc utilisé des techniques moléculaires pour séparer des échantillons deux groupes de molécules d'origine végétale : les lipides de la cire des feuilles de plantes et les phénols de la lignine des fibres de bois. Les scientifiques ont ensuite appliqué la datation au radiocarbone, une méthode permettant de déterminer l'âge précis des composés de carbone à l'aide de l'isotope radiogénique carbone-14.

Des perspectives intéressantes pour la recherche

Leur évaluation des données a montré une corrélation claire entre l'âge moyen du carbone d'origine végétale dans les échantillons et le climat dans le bassin versant. Dans les régions chaudes et humides, le carbone organique reste moins longtemps dans le sol que dans les bassins versants plus froids et plus secs. «Nos résultats confirment que le climat a une forte influence sur le comportement des sols», explique le professeur Eglinton. En revanche, l'influence de l'utilisation des terres semble moins importante, malgré les changements intervenus ces dernières décennies dans la gestion des bassins versants. «Actuellement, l'agriculture moderne semble n'avoir qu'un impact secondaire», explique-t-il.

Ce qui est particulièrement remarquable dans cette étude, c'est qu'elle a permis au professeur Eglinton et à son équipe de faire les premières grandes déclarations sur la façon dont le carbone organique est stocké dans les écosystèmes terrestres. Cela ouvre des perspectives intéressantes pour la suite des recherches : les scientifiques pourront appliquer cette méthode pour analyser les dépôts de sédiments de différents âges et reconstituer le comportement des sols dans différentes conditions climatiques. Par la suite, ils pourront affiner leurs résultats en incluant les affluents d'ordre inférieur dans l'analyse. Et c'est précisément ce que M. Eglinton prévoit maintenant de faire dans le cadre d'une étude plus large en Suisse.