Les organismes complexes, des milliers de fois plus petits qu’un grain de sable, peuvent façonner des écosystèmes massifs et influencer le sort du climat de la Terre, selon une nouvelle étude.
Des chercheurs de l’Arizona State University, ainsi que leurs collègues de l’Université nationale de l’Amazonie péruvienne, ont identifié une famille inconnue de microbes adaptés de manière unique aux conditions aquatiques et faibles en oxygène des tourbières tropicales dans le nord-ouest amazonien du Pérou dans le nord-ouest amazonien.
La nouvelle recherche montre que ces microbes ont un double rôle dans le cycle du carbone et le potentiel de modérer ou d’intensifier le changement climatique. Ce processus peut stabiliser le carbone pour un stockage à long terme, soit le libérer dans l’atmosphère sous forme de gaz à effet de serre, en particulier le CO2 et le méthane.
Dans des conditions stables, ces microbes permettent aux tourbières d’agir comme de vastes réservoirs de carbone, de séquencer le carbone et de réduire les risques climatiques. Cependant, les changements environnementaux, y compris la sécheresse et le réchauffement, peuvent déclencher leur activité, accélérant le changement climatique mondial.
Et, la perturbation continue de l’écosystème naturel des tourbières pour les tourbières pourrait libérer 500 millions de tonnes de carbone d’ici la fin du siècle, soit extrêmement équivalente à 5% des émissions annuelles de combustibles fossiles annuels.
« L’univers microbien des tourbières amazoniennes est vaste dans l’espace et le temps, a été caché par leurs emplacements éloignés et a été gravement sous-étudié dans leurs contributions locales et mondiales, mais grâce aux partenariats locaux, nous pouvons maintenant les visiter et les étudier Écosystèmes clés », explique Hinsby Cadillo Quiroz, auteur correspondant de la nouvelle étude et chercheur du BioDesign Swette Center for Environmental Biotechnology à l’ASU.
« Notre travail est de trouver des organismes incroyables adaptés à cet environnement, et plusieurs d’entre eux fournissent des services uniques et importants, de la stabilisation du carbone ou du recyclage à la détoxification du monoxyde de carbone et à d’autres. »
Cadillo-Quiroz est également chercheur au BioDesign Center for Fondamental and Applied Microbiomics et à la Sciences de la vie de l’ASU. Le collègue de l’ASU, Michael J. Pavia, est l’auteur principal de l’enquête.
L’étudeapparaissant dans l’American Society for Microbiology Journal Spectre de microbiologiesouligne l’importance de protéger les tourbières tropicales pour stabiliser l’un des systèmes de stockage de carbone les plus importants de la planète et souligne l’interaction subtile entre la vie microbienne et la régulation du climat mondial.
Pourquoi les tourbières sont cruciales pour la stabilité du climat
Les tourbières amazoniennes sont parmi les plus grandes voûtes en carbone de la planète, stockant environ 3,1 milliards de tonnes de carbone dans leurs sols denses et saturés – deux fois le carbone stocké dans toutes les forêts du monde. Les tourbières sont essentielles pour le stockage mondial du carbone car leurs conditions gorgées d’eau sont ralenties, permettant à la matière organique de s’accumuler sur des milliers d’années. Ces écosystèmes jouent un rôle crucial dans la régulation des émissions de gaz à effet de serre et d’influencer les modèles climatiques mondiaux.
S’appuyant sur des recherches antérieures, la présente étude décrit les microbes nouvellement identifiés – partie de l’ancien groupe de Bathyarchaeia qui forme un réseau complexe essentiel au fonctionnement de cet écosystème. L’étude met en évidence les capacités remarquables de ces micro-organismes pour réguler le cycle du carbone dans les tourbières. Contrairement à la plupart des organismes, ces microbes peuvent prospérer dans des conditions extrêmes, y compris des environnements avec peu ou pas d’oxygène, grâce à leur flexibilité métabolique.
Les microbes se trouvent dans le bassin de l’avant-pays de Pastaza-Marañón – un tour de tournées vital dans le nord-ouest de la forêt tropicale d’Amazonie du Pérou. Encloppant environ 100 000 kilomètres carrés, le bassin comprend de vastes étendues de forêt tropicale inondées et des marécages sous-tendus par la tourbe ancienne.
Ces microbes de tourbière consomment du monoxyde de carbone – métabolisant un gaz toxique pour de nombreux organismes – et le convertissent en énergie, réduisant simultanément la toxicité du carbone dans l’environnement. En décomposant les composés de carbone, ils produisent de l’hydrogène et du CO2 que d’autres microbes utilisent pour générer du méthane. Leur capacité à survivre à la fois des conditions riches en oxygène et pauvres en oxygène les rend bien adaptés aux environnements amazoniens, où les niveaux d’eau et la disponibilité de l’oxygène fluctuent tout au long de l’année.
Cependant, les changements dans les précipitations, la température et les activités humaines, notamment la déforestation et l’exploitation minière, perturbent cet équilibre délicat, ce qui fait libérer des tournois de serre comme le dioxyde de carbone et le méthane.
Connexion climatique
Alors que les tourbières tropicales agissent actuellement comme des puits de carbone, absorbant plus de carbone qu’ils ne le libèrent, ils sont de plus en plus vulnérables au changement climatique. L’augmentation des températures et des schémas de précipitations modifiés pourraient sécher ces tourbières, les transformant en sources de carbone.
La libération de milliards de tonnes de dioxyde de carbone et de méthane à partir de tourbières amplifierait considérablement le réchauffement climatique. Les résultats mettent l’accent sur le besoin urgent de protéger les tourbières tropicales contre les activités humaines et le stress induit par le climat.
Les chercheurs préconisent une gestion durable des terres, notamment la réduction des activités de déforestation, de drainage et d’exploitation minière dans les tourbières pour éviter les perturbations. Une étude plus approfondie des communautés microbiennes est nécessaire pour mieux comprendre leur rôle dans le cycle du carbone et des nutriments.
Le suivi des changements de température, de précipitations et de dynamique de l’écosystème est également nécessaire pour prédire les impacts futurs sur les tourbières.
Nouvelles directions
La découverte de microbes de tourbières hautement adaptables fait progresser notre compréhension de la diversité microbienne et souligne la résilience de la vie dans des environnements extrêmes. Ces microbes représentent une pièce clé du puzzle pour relever les défis du climat mondial, montrant comment les plus petits organismes peuvent avoir un impact démesuré sur les systèmes de la Terre.
Cette recherche, soutenue par la National Science Foundation, marque un pas en avant significatif dans la compréhension du rôle critique des tourbières tropicales et de leurs habitants microbiens dans le cycle du carbone mondial. Alors que le changement climatique continue de remodeler notre planète, ces écosystèmes cachés contiennent des leçons qui pourraient aider à protéger notre avenir.
Cadillo-Quiroz et son équipe prévoient d’utiliser ces connaissances microbiennes et écologiques pour la gestion et la restauration des tourbières tropicales dans leurs travaux futurs, qui peuvent être suivis ici.
« Travailler pour comprendre les microbes et les écosystèmes dans la forêt amazonienne luxuriante et magnifique est l’honneur de ma vie, que je vise à utiliser dans la protection de cette région dans la lutte contre le changement climatique », explique Cadillo-Quiroz.
Plus d’informations:
Michael J. Pavia et al, les idées fonctionnelles de la nouvelle Bathyarchaeia révèlent une polyvalence métabolique dans leur rôle dans les tourbières de l’Amazonie péruvienne, Spectre de microbiologie (2024). Doi: 10.1128 / spectrum.00387-24