En Islande, les microbes accumulent de l'azote, ce qui perturbe le cycle des nutriments.

À mesure que les sols des hautes latitudes se réchauffent, les microbes présents dans le sol modifient la façon dont ils traitent les nutriments comme l’azote. Normalement, ces microbes recyclent l’azote, l’extrayant du sol et le transformant en formes inorganiques – comme l’ammonium et les nitrates – que les plantes peuvent absorber. Mais une nouvelle étude publiée dans Biologie du changement global suggère qu’avec la hausse des températures, les microbes changent de stratégie. Ils absorbent davantage d’azote tout en réduisant la quantité qu’ils rejettent dans l’environnement. Ce changement modifie le flux d’azote à travers l’écosystème, ralentissant potentiellement la croissance de la végétation et affectant la vitesse à laquelle notre planète se réchauffe.

Ces résultats proviennent d’expériences menées dans des prairies subarctiques près de Hveragerði, en Islande. En 2008, des tremblements de terre ont détourné les eaux souterraines dans une zone qui avait été réchauffée par des gradients géothermiques, créant des zones de sol chauffées entre 0,5°C et 40°C au-dessus des températures normales. Cet événement a transformé la région en un laboratoire naturel où les chercheurs ont pu étudier la manière dont les écosystèmes réagissent au réchauffement à long terme dans des conditions naturelles.

Recherches antérieures à cet endroit avaient déjà montré que dans le réchauffement des sols, les microbes deviennent très actifs pendant que les plantes sont en dormance. En conséquence, les composés azotés libérés dans le sol par les microbes ont été perdus, soit par lessivage dans eaux souterraines ou en s’échappant dans l’atmosphère en tant que puissant gaz à effet de serre oxyde nitreux.

Dans ce travail, les scientifiques ont ajouté de l’azote 15 au sol, qu’ils ont pu suivre pour déterminer la quantité consommée par les plantes et ce qu’elles en faisaient. Les chercheurs ont découvert qu’après la perte initiale de nutriments, les microbes sont devenus plus conservateurs dans leur gestion de l’azote, recyclant l’azote en interne plutôt que d’en absorber davantage du sol. Dans le même temps, les microbes ont cessé de libérer de l’ammonium, un sous-produit riche en azote de leur métabolisme normal et utilisable par les plantes – l’équivalent microbien de l’urine, a déclaré le co-auteur de l’étude. Sara Marañón Jiménezpédologue au Centre de recherche écologique et d’applications forestières en Espagne.

Vol d’azote

Cette modification du cycle de l’azote a des conséquences importantes sur l’ensemble de l’écosystème. D’une part, cela a un effet positif car il évite une perte supplémentaire d’azote.

« L’étude montre que l’azote n’est pas libéré sous forme d’azote inorganique, mais qu’il semble entrer directement dans une boucle organique », a déclaré Sara Hallinmicrobiologiste du sol à l’Université suédoise des sciences agricoles d’Uppsala, qui n’a pas participé à l’étude. « On pourrait dire que c’est un aspect positif, et donc c’est plus bénéfique pour l’écosystème si cet azote est en quelque sorte retenu. »

D’un autre côté, le comportement de stockage des nutriments des microbes pourrait réduire la disponibilité de l’azote pour les plantes. « Il existe une interaction délicate entre les plantes qui absorbent l’azote, effectuent la photosynthèse et mettent du carbone dans le sol sous forme de matière organique et les micro-organismes qui absorbent cette matière organique, la recyclent et libèrent de l’azote sous des formes que les plantes peuvent utiliser », a déclaré Marañón Jiménez. « Si les micro-organismes commencent à immobiliser l’azote, cela pourrait entraîner une compétition entre les microbes et les plantes. »

L’équipe travaille actuellement sur une étude visant à déterminer ce qui arrive exactement au sol au tout début du réchauffement, avant que les nutriments ne soient perdus. « De cette façon, nous espérons récupérer les premiers chapitres, voir ce qui nous a manqué »,

À cette fin, ils ont transplanté des morceaux de sols normaux dans des zones chauffées pour étudier le processus en détail dès le début. « Les sols exposés à des augmentations de température (du sol) ont montré la même perte de nutriments après 5 ans (comme) après 10 ans », a déclaré Marañón Jiménez, suggérant que la majeure partie de la perte de nutriments se produit tôt.

Une bombe à retardement à effet de serre

Modèles climatiques sous-estimer peut-être la manière dont la perte d’azote et de carbone des sols froids contribue à le réchauffement climatiqueont déclaré les chercheurs. Les perturbations du cycle des éléments nutritifs à ces latitudes pourraient représenter une source d’émissions de gaz à effet de serre jusqu’alors négligée.

Les sols arctiques stockent d’énormes quantités de carbone, accumulées au fil des milliers d’années à partir de matières végétales que les microbes ne peuvent pas complètement décomposer. Cette matière organique partiellement décomposée s’accumule, formant l’un des plus grands réservoirs de carbone sur Terre. À mesure que les températures augmentent, les scientifiques s’attendent à ce que les microbes deviennent plus actifs, accélérant la décomposition et libérant une grande partie de ce carbone stocké dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone.

Les chercheurs espéraient que des températures plus chaudes permettraient aux plantes de pousser plus vigoureusement, en absorbant une partie du carbone supplémentaire libéré par les sols arctiques.

Les nouvelles découvertes remettent en question cette idée. « C’est une réaction en chaîne », a expliqué Marañón Jiménez. « Comme la masse microbienne perd de la biomasse, cela signifie qu’il y a moins de capacité de stockage de carbone et d’azote dans le sol, ce qui conduit à des sols plus pauvres où les plantes ne peuvent pas pousser aussi bien et où les plantes ne peuvent pas compenser leurs émissions en absorbant plus de carbone. »

L’étude de ces sols chauffés par géothermie pourrait cependant donner des résultats déroutants. « Ce n’est pas vraiment ainsi que fonctionne le réchauffement climatique », a déclaré Hallin. Le réchauffement climatique implique une augmentation de la température de l’air, a-t-elle expliqué, alors que les plantes de la présente étude n’avaient que leur système racinaire dans un climat plus chaud, et non leur système de pousses aériennes. « Cela pourrait potentiellement provoquer certains effets dont (les chercheurs) ne tiennent pas compte », a-t-elle déclaré.

Enfin, les auteurs de la nouvelle étude préviennent également que tous les sols ne réagissent pas de la même manière au réchauffement. Les sols islandais étudiés dans cette étude sont volcaniques et riches en minéraux, contrairement aux sols tourbeux organiques qui dominent de nombreuses régions arctiques. Les tourbières profondes de Scandinavie et du nord de la Russie stockent de grandes quantités de carbone et peuvent se comporter différemment, ce qui souligne la nécessité de mener des études similaires à long terme sur un plus large éventail de paysages arctiques.

Cet article a été initialement publié sur Eos.org. Lire le article original.

Anissa Chauvin

Je m'appelle Anissa, rédactrice passionnée au cœur battant pour Reveil Citoyen Media. Mon parcours, de la plume lycéenne aux salles de rédaction, est guidé par une curiosité insatiable et le désir ardent de révéler les vérités cachées. Chaque article que je rédige est une invitation à réfléchir, à questionner et, surtout, à agir pour un monde meilleur.

En Islande, les microbes accumulent de l’azote, ce qui perturbe le cycle des nutriments.

Vol d’azote

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