L’équipe d’explorateurs vêtus de combinaisons de plongée de l’Université de Virginie a pataugé dans les bas-fonds salés de la plus grande prairie d’herbiers marins restaurée au monde, située au large de la côte est de la Virginie, près de la baie de Chesapeake.
Ils ont fixé leur grand trépied près de la péninsule de Delmarva, inséré un tube de 8 pieds de long et placé une petite machine vibrante au sommet de la plate-forme. Le mécanisme a poussé les cylindres en aluminium profondément dans les couches d’histoire situées en dessous d’eux, un peu comme l’insertion d’une paille dans un milk-shake très épais.
Ensuite, l’équipe a repêché le contenu.
« Nous avons prélevé quelques longues carottes et nous avons été vraiment surpris lorsque nous avons vu ce qui ressemblait à des tissus d’herbiers marins au fond », a déclaré le professeur de recherche Peter Berg, expert sur le fonctionnement du cycle du carbone dans les environnements océaniques. « Certaines carottes nous ont ramenés à l’an 1000 environ, soit à peu près à l’époque où les Vikings sont arrivés sur le continent nord-américain. »
Aujourd’hui, les premiers échantillons sont revenus des tests en laboratoire avec de très bonnes nouvelles.
Berg et son équipe du département des sciences de l’environnement de l’UVA ont résolu le mystère de savoir si les herbiers marins peuvent retenir le carbone de manière permanente. Ils ont annoncé vendredi que les lits peuvent effectivement capter et retenir le carbone pendant des siècles, même dans des situations où les herbiers marins meurent.
Les résultats offrent un nouvel optimisme quant à l’utilisation de solutions fondées sur la nature dans la lutte contre le changement climatique.
Sexe, vie et rencontres avec les herbiers marins
Cela était déjà connu : les herbiers marins Zostera marina – souvent appelés simplement « zostères » – piègent efficacement le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre qui alimente le réchauffement planétaire.
Ce type de stockage naturel se produit également dans les marais côtiers et les forêts de mangroves. Tant que les plantes prospèrent, elles extraient le dioxyde de carbone de l’air. Les scientifiques appellent cet échange « carbone bleu », le « bleu » étant celui de l’eau.
S’il est vrai que les pousses individuelles d’herbiers marins ne survivent qu’un an ou deux, la propagation de la zostère est prolifique. La plante se reproduit à la fois sexuellement, par la dispersion des graines dans les courants, et asexuée, par leurs tiges racinaires rampantes. Le résultat peut être des prairies marines qui couvrent plusieurs kilomètres carrés et persistent pendant des siècles.
Cela fait de la zostère un miracle dans une mer en constante évolution.
En vivant près des rivages, les plantes se nourrissent de la lumière du soleil et captent le dioxyde de carbone de l’atmosphère, créant ainsi de nouvelles matières végétales.
Au fil du temps, une partie de cette matière végétale s’enfouit dans les sédiments, transformant ainsi les fonds marins en réserves de carbone.
Mais la question en suspens est la suivante : qu’arrive-t-il à tout ce carbone stocké lorsque les herbiers marins meurent, même temporairement ?
Cela constitue une réelle préoccupation pour aller de l’avant avec le carbone bleu, a déclaré Berg. Par exemple, la grande tempête de Virginie de 1933 et une maladie océanique appelée « moisissure visqueuse » ont tué les herbiers marins dans les zones aujourd’hui restaurées que les chercheurs de l’UVA étudient.
De plus, les vagues de chaleur marines sont de plus en plus fréquentes en raison du réchauffement climatique. Depuis le début des années 1900, environ 20 % des herbiers marins de la planète ont disparu.
Le carbone reste-t-il emprisonné dans les sédiments qui maintiennent les herbiers marins en place ? Ou est-ce qu’une partie ou la totalité du dioxyde de carbone piégé retourne dans l’atmosphère, annulant ainsi les avantages climatiques ?
« Cette question de la permanence a été beaucoup débattue », a déclaré Berg. « Mais il n’y avait aucune science solide derrière cela, jusqu’à présent. »
Les chercheurs ont réalisé qu’une opportunité rare était capturée dans les sédiments. Ils seraient capables d’examiner les dépôts granuleux de la même manière que l’on examinerait les cernes d’un arbre abattu – uniquement verticalement, bien sûr. De cette façon, ils pourraient comparer les périodes qui couvrent et clôturent les décennies de perte de prairies après la tempête de 1933.
L’herbier marin a été restauré en 1999 et s’étend désormais sur 10 000 acres. UVA s’associe à The Nature Conservancy et au Virginia Institute of Marine Sciences en tant que gestionnaires de la réserve.
Pour répondre au mieux à leur question, les scientifiques ont dû jouer le rôle de détectives de l’histoire. Ils ont utilisé des techniques de datation scientifique et des analyses de la composition des sédiments pour recueillir leurs indices.
Exploiter les connaissances de base
La professeure adjointe Lauren Miller a ouvert un réfrigérateur de taille commerciale pour exposer son trésor de carottes de sédiments, ou moitiés de carottes, pour être plus précis.
Ils avaient chacun été fendus au milieu et enveloppés dans un mince plastique. Un côté était destiné aux tests. L’autre, ils l’ont gardé intact, conservé pour référence future.
« C’est une bibliothèque ici », a déclaré Miller. « Une bibliothèque vraiment difficile à obtenir. »
Plusieurs membres du corps professoral et une foule d’étudiants font partie du grand nombre de chercheurs qui ont contribué à collecter, cataloguer et analyser le contenu granuleux jusqu’au niveau atomique. L’Institut environnemental UVA a fourni une subvention de 110 000 $ pour aider à réaliser tout cela.
Miller a démontré comment les carottes sont préparées pour l’analyse. Elle a retiré des morceaux de sel précipité et, avec un petit outil en forme de spatule métallique, a marqué le contenu, qui ressemble à du ciment humide ou à de l’argile d’artiste. Mais la texture, si on la frotte entre le pouce et l’index, est fraîche, plutôt sèche et poudrée.
Pendant qu’elle travaillait, Berg a expliqué le processus initial permettant de déterminer si le carbone avait été capturé partout.
« Vous prélevez de petits échantillons de sédiments humides et vous les séchez à basse température, de sorte que toute l’eau disparaisse, et vous les pesez », a-t-il expliqué. « Ensuite, vous le mettez dans un four à haute température, afin que toute la matière organique brûle, et vous la pesez à nouveau. Cette différence réside dans la matière organique. Vous pouvez ensuite la convertir en carbone. »
L’équipe avait déjà une assez bonne idée des années de l’histoire correspondant à certaines profondeurs fondamentales. Mais ils devaient être précis.
Ils ont d’abord effectué une analyse de datation au plomb 210, qui retrace le temps à travers la désintégration radioactive des isotopes du plomb. Ils ont pu localiser des sédiments datant d’environ 1860.
Ils ont ensuite déterminé l’âge des sédiments plus anciens provenant de carottes plus profondes grâce à la datation au carbone 14.
Miller, toujours en train d’extraire les sédiments, a souligné une poignée de petites coquilles délicates qu’elle a trouvées. Certains avaient été fracturés et écrasés par des processus naturels tels que des tempêtes, ce qui en faisait des candidats impropres à la datation au carbone 15.
« Nous pouvons prélever des coquilles dans les carottes de sédiments et savoir quand elles ont vécu », a déclaré Miller. « Les coquilles nous ressemblent en tant qu’êtres humains. Nous absorbons le radiocarbone de l’atmosphère, dans notre corps et dans nos os. Mais quand nous mourons, cela cesse de se produire. Et ce radiocarbone se désintègre en différents produits une fois que les organismes meurent, et nous pouvons comprendre quand ils vivaient dans le passé.
L’analyse finale en laboratoire visait à déterminer que les restes de zostère avaient effectivement été capturés au cours des décennies précédant la bande de dormance de près de 70 ans où le carbone avait été trouvé piégé.
« Étant donné que la teneur en matière organique est plus élevée dans les couches sédimentaires centenaires que dans les couches supérieures des herbiers marins modernes, je pense qu’il est prudent de dire que près de 100 % du carbone capturé il y a longtemps a été préservé dans les sédiments. « , a déclaré Berg.
Au total, les chercheurs envisageaient une période clé de 1 000 ans.
Ainsi, le piégeage du carbone bleu est non seulement efficace, mais robuste, même face aux changements de l’environnement naturel. Cela pourrait s’avérer important à l’heure où le monde cherche des solutions résilientes au dilemme climatique.
« C’est une victoire sur plusieurs fronts », a déclaré Karen McGlathery, scientifique environnementale, professeure Sherrell J. Aston à l’UVA et experte des systèmes côtiers peu profonds, qui a contribué à la recherche.
Parmi les autres contributeurs figuraient la chercheuse postdoctorale Marion McKenzie et les étudiants diplômés et de premier cycle de l’UVA Renee Hebert, Luke Groff, Charlotte Wiman, Mackenzie Fiss, Sophia Kuzminski, Tahi Wiggins, Santiago Munevar Garcia et Ziwen Guo. Les professeurs Samuel Munoz et Aron Stubbins de la Northeastern University ont également collaboré.
« Les herbiers marins offrent de nombreux avantages au-delà du carbone bleu, comme la promotion de la pêche et l’amélioration de la qualité de l’eau », a déclaré McGlathery. « Nous travaillons également actuellement à attribuer une valeur marchande à ces avantages. Cela nous donnera une idée complète de l’importance de la conservation et de la restauration des herbiers marins. »