Dans l’Arctique, une variable majeure du changement climatique futur réside dans le sol, invisible.
Les microbes présents dans les couches de sol juste au-dessus du pergélisol gelé métabolisent le carbone, le transformant en dioxyde de carbone et en méthane, un gaz à effet de serre bien plus puissant. À mesure que ces sols se réchauffent, davantage de carbone est libéré, déclenchant potentiellement une boucle de rétroaction du réchauffement parfois surnommée «bombe au méthane. » Aujourd’hui, de nouvelles recherches sur les habitants microbiens des sols arctiques indiquent qu’un tel cercle vicieux n’est peut-être pas inévitable.
« Il se pourrait que, pour diverses raisons, ces systèmes ne produisent pas réellement le méthane que nous pensons qu’ils sont capables de produire », a déclaré Jessica Buser-Youngmicrobiologiste à l’Université d’Alaska à Anchorage, non affilié à la recherche.
Les microbes et le méthane
Depuis 2010, un consortium de scientifiques européens collecte des échantillons de pergélisol dans l’Arctique, creusant la couche arable et le sous-sol ainsi que le sol gelé en permanence. La collecte de ces échantillons est difficile dans les régions septentrionales vastes, isolées et gelées du monde, mais le groupe a récupéré des échantillons partout au Canada, au Groenland et en Sibérie.
Dans le nouvel article, les chercheurs ont effectué des analyses génomiques du microbiome de huit échantillons de pergélisol et de sol panarctiques, ainsi que d’échantillons de pergélisol intact et dégradé près de Fairbanks, en Alaska. Ils se sont concentrés spécifiquement sur les microbes, comprenant à la fois des bactéries et des archées, qui libèrent ou consomment méthaneun gaz à effet de serre qui peut être 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone.
Lorsque les chercheurs ont examiné les données, la première surprise est venue du manque de diversité entre les microbes producteurs de méthane, ou méthanogènes, et les microbes consommateurs de méthane, ou méthanotrophes, a déclaré le co-auteur de l’étude. Tim Urichmicrobiologiste à l’Université de Greifswald en Allemagne.
Parmi les méthanotrophes, un seul genre, Méthylobactérieéchantillons dominés à chaque endroit. Ces bactéries se trouvent dans tout l’Arctique, vivant souvent dans des couches de sol juste au-dessus de leurs homologues méthanogènes, consommant le méthane qui bouillonne par le bas. On ne sait pas encore pourquoi ce genre unique a connu un tel succès, a déclaré Urich.
L’analyse « exige vraiment d’étudier plus en détail les représentants de ce clade spécifique pour comprendre l’écophysiologie et leur réponse aux conditions changeantes du sol », a déclaré Urich.
Peut-être désamorcer la bombe au méthane
Urich et ses coauteurs ont également examiné des sites où le permafrost avait dégelé, comparant des emplacements humides et secs. Le site aux sols détrempés abritait davantage de microbes méthanogènes, qui prospéraient dans des conditions privées d’oxygène. Dans les sites secs, en revanche, les microbes méthanotrophes l’ont emporté, en particulier une variété ayant la capacité unique d’extraire le méthane de l’air et de le transformer en dioxyde de carbone moins puissant. Bien que ces méthanotrophes facultatifs aient la capacité de métaboliser le méthane atmosphérique, ont noté les chercheurs, ils ne le font pas nécessairement dans la pratique.
« Cela dépend vraiment du devenir hydrologique de ces sols. »
Tim Urich, Université de Greifswald
Quoi qu’il en soit, a déclaré Urich, le résultat est qu’un Arctique plus chaud et plus sec pourrait être une aubaine pour le changement climatique.
« Cela dépend vraiment du sort hydrologique de ces sols », a-t-il déclaré.
Si l’Arctique se retrouve à l’extrémité sèche du spectre, ses sols pourraient devenir un puits net de méthane (mais pas important), à mesure que les microbes commenceraient à aspirer le gaz de l’air. Le mécanisme décrit par Urich et ses collègues n’est pas non plus la seule boucle de rétroaction négative potentielle du méthane. Dans un article récent dans Avancées de l’AGUBuser-Young et ses coauteurs ont découvert que les microbes du delta de la rivière Copper, en Alaska, qui utilisent le fer pour leur métabolisme, ont commencé à supplanter ceux qui produisent du méthane, réduisant ainsi potentiellement les émissions de méthane.
« Nous pensons que cela pourrait se produire partout où il y a des glaciers dans le monde », a déclaré Buser-Young.
Ce que des études comme celle d’Urich montrent clairement, c’est que si le dégel du pergélisol arctique est un signe évident du changement climatique, sa contribution au réchauffement est moins apparente, a déclaré Christian Knoblauchbiogéochimiste à l’Université de Hambourg qui n’a pas participé à la recherche.
« Nous avons eu tellement de journaux à ce sujet bombe au méthane« , a-t-il déclaré. « Je pense que c’était une simplification excessive ou une surestimation des émissions de méthane. »
L’avenir du méthane encore incertain
Les chercheurs sont toujours gênés par le manque de données sur l’évolution de l’Arctique.
En tête de la liste des ensembles de données potentiellement précieux d’Urich figurent des études sur l’écophysiologie des microbes associés au méthane que lui et ses collègues ont découverts dans les sols arctiques. De telles études fourniraient davantage de données sur la façon dont le métabolisme des microbes change en réponse au réchauffement des températures et aux variations des niveaux d’oxygène, entre autres choses.
Urich a également averti que ses recherches n’ont pas mesuré les niveaux de libération ou d’absorption de méthane par les sols arctiques, laissant sans réponse la question de l’impact réel des microbes sur l’environnement.
Knoblauch a réitéré la nécessité de disposer de davantage de données, notant que nous ne pouvons toujours pas dire avec certitude si le futur Arctique sera plus humide ou plus sec et donc à quoi ressembleront les rejets de méthane.
« Nous avons beaucoup de modèles et de simulations, mais nous n’avons pas beaucoup de données sur le terrain », a-t-il déclaré. « Je pense que les grandes questions sont vraiment de savoir à quelle vitesse le matériau se décompose, dans quelle mesure il va fondre et à quel moment il est décomposé puis libéré, et comment le système sera affecté par le changement de végétation. »
Cet article a été initialement publié sur Eos.org. Lire le article original.
