Des chercheurs découvrent une baisse de la disponibilité de l’azote dans un monde riche en azote

Depuis le milieu du XXe siècle, la recherche et les discussions se sont concentrées sur les effets négatifs de l’excès d’azote sur les écosystèmes terrestres et aquatiques. Cependant, de nouvelles preuves indiquent que le monde connaît actuellement une double trajectoire de disponibilité de l’azote, de nombreuses régions connaissant une baisse en forme de crosse de hockey de la disponibilité de l’azote. Dans un nouvel article de synthèse dans la revue Sciencedes chercheurs ont décrit les causes de ces déclins et les conséquences sur le fonctionnement des écosystèmes.

« Il y a à la fois trop d’azote et trop peu d’azote sur Terre », a déclaré Rachel Mason, auteur principal de l’article et ancienne chercheuse postdoctorale au National Socio-environmental Synthesis Center.

Au cours du siècle dernier, les humains ont plus que doublé l’approvisionnement mondial total en azote réactif grâce aux activités industrielles et agricoles. Cet azote se concentre dans les cours d’eau, les lacs intérieurs et les plans d’eau côtiers, entraînant parfois une eutrophisation, des zones mortes à faible teneur en oxygène et des proliférations d’algues nuisibles. Ces impacts négatifs de l’excès d’azote ont conduit les scientifiques à étudier l’azote en tant que polluant. Cependant, l’augmentation du dioxyde de carbone et d’autres changements mondiaux ont augmenté la demande d’azote par les plantes et les microbes. Dans de nombreuses régions du monde qui ne sont pas soumises à des apports excessifs d’azote de la part des humains, des enregistrements à long terme montrent que la disponibilité de l’azote diminue, avec des conséquences importantes pour la croissance des plantes et des animaux.

L’azote est un élément essentiel des protéines et, à ce titre, sa disponibilité est essentielle à la croissance des plantes et des animaux qui les mangent. Les jardins, les forêts et les pêcheries sont presque tous plus productifs lorsqu’ils sont fertilisés avec des quantités modérées d’azote. Si l’azote des plantes devient moins disponible, les plantes poussent plus lentement et leurs feuilles sont moins nutritives pour les insectes, réduisant potentiellement la croissance et la reproduction, non seulement des insectes, mais aussi des oiseaux et des chauves-souris qui s’en nourrissent.

« Lorsque l’azote est moins disponible, chaque être vivant s’accroche à l’élément plus longtemps, ralentissant le flux d’azote d’un organisme à un autre à travers la chaîne alimentaire. C’est pourquoi nous pouvons dire que le cycle de l’azote ralentit », a déclaré Andrew. Elmore, auteur principal de l’article et professeur d’écologie du paysage au Centre des sciences de l’environnement de l’Université du Maryland et au National Socio-environmental Synthesis Center.

Les chercheurs ont examiné des études à long terme, mondiales et régionales et ont trouvé des preuves d’une diminution de la disponibilité de l’azote. Par exemple, les prairies du centre de l’Amérique du Nord connaissent une diminution de la disponibilité de l’azote depuis une centaine d’années, et les bovins qui paissent dans ces régions ont eu moins de protéines dans leur alimentation au fil du temps. Pendant ce temps, de nombreuses forêts d’Amérique du Nord et d’Europe connaissent des déclins nutritionnels depuis plusieurs décennies ou plus.

Ces déclins sont probablement causés par de multiples changements environnementaux, l’un étant des niveaux élevés de dioxyde de carbone atmosphérique. Le dioxyde de carbone atmosphérique a atteint son niveau le plus élevé depuis des millions d’années, et les plantes terrestres sont exposées à environ 50 % de plus de cette ressource essentielle qu’il y a à peine 150 ans. Le dioxyde de carbone atmosphérique élevé fertilise les plantes, permettant une croissance plus rapide, mais diluant l’azote des plantes dans le processus, entraînant une cascade d’effets qui réduisent la disponibilité de l’azote. En plus de l’augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique, le réchauffement et les perturbations, y compris les incendies de forêt, peuvent également réduire la disponibilité au fil du temps.

La baisse de la disponibilité de l’azote limite également probablement la capacité des plantes à éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Actuellement, la biomasse végétale mondiale stocke presque autant de carbone que l’atmosphère en contient, et le stockage de carbone de la biomasse augmente chaque année à mesure que les niveaux de dioxyde de carbone augmentent. Cependant, la diminution de la disponibilité de l’azote compromet l’augmentation annuelle du stockage de carbone des plantes en imposant des limites à la croissance des plantes. Par conséquent, les modèles de changement climatique qui tentent actuellement d’estimer le carbone stocké dans la biomasse, y compris les tendances dans le temps, doivent tenir compte de la disponibilité de l’azote.

« Les fortes indications de la baisse de la disponibilité de l’azote dans de nombreux endroits et contextes sont une autre raison importante de réduire rapidement notre dépendance aux combustibles fossiles », a déclaré Elmore. « Les réponses de gestion supplémentaires qui pourraient augmenter la disponibilité de l’azote sur de grandes régions sont susceptibles d’être controversées, mais sont clairement un domaine important à étudier. »

En attendant, le document de synthèse recommande que les données soient rassemblées dans un rapport annuel sur l’état du cycle de l’azote, ou une carte mondiale de l’évolution de la disponibilité de l’azote, qui représenterait une ressource complète pour les scientifiques, les gestionnaires et les politiques. fabricants.

« Evidence, Causes, and Consequences of Declining Nitrogen Availability in Terrestrial Ecosystems » a été publié dans Science.