Les sols des forêts du Nord sont des réservoirs essentiels qui empêchent le dioxyde de carbone que les arbres inhalent et utilisent pour la photosynthèse de retourner dans l’atmosphère. Mais une expérience unique menée par Peter Reich de l’Université du Michigan montre que, sur une planète qui se réchauffe, davantage de carbone s’échappe du sol que n’en rajoute la végétation.
« Ce n’est pas une bonne nouvelle car cela suggère que, à mesure que la planète se réchauffe, les sols vont restituer une partie de leur carbone à l’atmosphère », a déclaré Reich, directeur de l’Institut de biologie du changement global à l’UM.
« Le constat général est que perdre davantage de carbone sera toujours une mauvaise chose pour le climat », a déclaré Guopeng Liang, auteur principal de l’étude. publié dans Géosciences de la natureLiang était chercheur postdoctoral à l’Université du Minnesota pendant l’étude et est maintenant chercheur postdoctoral à l’Université Yale et chercheur d’échange à l’Institute for Global Change Biology.
En comprenant comment la hausse des températures affecte le flux de carbone entrant et sortant des sols, les scientifiques peuvent mieux comprendre et prévoir les changements du climat de notre planète. Les forêts, quant à elles, stockent environ 40 % du carbone du sol de la Terre.
C’est pourquoi de nombreux projets de recherche ont été menés pour étudier l’impact du changement climatique sur le flux de carbone des sols forestiers. Mais peu d’entre eux ont duré plus de trois ans et la plupart s’intéressent au réchauffement soit du sol, soit de l’air au-dessus, mais pas des deux, a déclaré Reich.
Dans cette expérience, considérée comme la première du genre, menée par Reich, les chercheurs ont contrôlé à la fois la température du sol et celle de la surface à l’air libre, sans utiliser aucun type d’enceinte. Ils ont également poursuivi l’étude pendant plus d’une douzaine d’années.
« Notre expérience est unique », a déclaré Reich, qui est également professeur à l’École d’environnement et de développement durable de l’Université du Michigan. « C’est de loin l’expérience la plus réaliste de ce type au monde. »
Le prix à payer pour mener une expérience aussi sophistiquée pendant si longtemps est élevé. La recherche a été financée par la National Science Foundation, le ministère américain de l’Énergie et l’Université du Minnesota, où Reich est également professeur émérite à l’Université McKnight.
Reich et Liang ont été rejoints dans cette étude par des collègues de l’Université du Minnesota, de l’Université de l’Illinois et du Smithsonian Environmental Research Center.
L’équipe a travaillé sur deux sites dans le nord du Minnesota, sur un total de 72 parcelles, étudiant deux scénarios de réchauffement différents par rapport aux conditions ambiantes.
Dans l’une des parcelles, la température a été maintenue à 1,7 °C au-dessus de la température ambiante et dans l’autre, la différence était de 3,3 °C (soit environ 3 et 6 °F, respectivement). La respiration du sol, le processus qui libère du dioxyde de carbone, a augmenté de 7 % dans le cas du réchauffement le plus modeste et de 17 % dans le cas le plus extrême.
Le carbone respiré provient du métabolisme des racines des plantes et des microbes du sol qui se nourrissent de collations contenant du carbone à leur disposition : sucres et amidons lessivés des racines, parties de plantes mortes et en décomposition, matière organique du sol et autres micro-organismes vivants et morts.
« Les microbes nous ressemblent beaucoup. Une partie de ce que nous mangeons est rejetée dans l’atmosphère par la respiration », explique Reich. « Ils utilisent exactement le même processus métabolique que nous pour rejeter le CO2 dans l’air. »
Bien que la quantité de dioxyde de carbone respirée ait augmenté dans les parcelles à des températures plus élevées, elle n’a probablement pas augmenté autant qu’elle aurait pu, ont constaté les chercheurs.
Leur dispositif expérimental a également tenu compte de l’humidité du sol, qui diminue à des températures plus élevées, ce qui entraîne une perte d’eau plus rapide des plantes et des sols. Les microbes, cependant, préfèrent les sols plus humides et les sols plus secs limitent la respiration.
« Le message à retenir est que les forêts vont perdre plus de carbone que nous le souhaiterions », a déclaré Reich. « Mais peut-être pas autant qu’elles le feraient si ce dessèchement n’avait pas lieu. »
Plus d’informations :
Guopeng Liang et al., Réponse de la respiration du sol au réchauffement d’une décennie modulée par l’humidité du sol dans une forêt boréale, Géosciences de la nature (2024). DOI : 10.1038/s41561-024-01512-3