Le réchauffement climatique modifie les écosystèmes fluviaux alimentés par les glaciers dans le monde entier

Selon deux études récentes menées dans le cadre du Vanishing Glaciers Project, les écosystèmes des cours d’eau alimentés par les glaciers subissent de profonds changements dans le monde. Cela pourrait avoir des répercussions majeures sur la chaîne alimentaire et le cycle naturel du carbone.

Les écosystèmes des cours d’eau alimentés par les glaciers ont survécu à des conditions environnementales difficiles et pauvres en nutriments pendant des milliers d’années, mais ils sont maintenant transformés par le changement climatique à un rythme sans précédent. C’est la conclusion de deux études publiées par des scientifiques du Laboratoire des écosystèmes fluviaux de l’EPFL (RIVER), qui fait partie de la Faculté d’ingénierie architecturale, civile et environnementale (ENAC) de l’EPFL. Les études ont été menées en collaboration avec le Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) de l’Université du Luxembourg et l’Université des sciences et technologies du Roi Abdallah. La première étude met en évidence la diversité et les stratégies d’adaptation du microbiome dans les cours d’eau alimentés par les glaciers, tandis que la seconde révèle que la décomposition de la matière organique dans les cours d’eau alimentés par les glaciers s’accélère et que la structure du microbiome change à mesure que les glaciers rétrécissent. Comme la matière organique se décompose à un rythme plus rapide, les cours d’eau alimentés par les glaciers peuvent devenir plus importants pour le cycle naturel du carbone.

De l’oasis verte aux forêts

Les changements climatiques font que les saisons de printemps et d’automne dans les cours d’eau alimentés par les glaciers durent plus longtemps. Selon la première étude publiée dans Communication Nature, ce changement a des répercussions majeures sur le microbiome de l’écosystème, qui s’apparentait jusqu’à présent à une « oasis verte » pendant de courtes périodes au printemps et à l’automne. À l’avenir, le microbiome pourrait se transformer en quelque chose qui ressemble plus à une « forêt ». « Ces saisons sont d’importantes » fenêtres d’opportunité « écologiques dans les cours d’eau alimentés par les glaciers avec des conditions environnementales moins difficiles. Cela permet aux producteurs primaires de proliférer et ils forment la base énergétique de la chaîne alimentaire microbienne », déclare le professeur Tom Battin, le responsable de RIVER et l’auteur correspondant pour les deux publications.

En plus de cette découverte, l’étude apporte un nouvel éclairage sur ce qui était auparavant une boîte noire : le microbiome à l’intérieur de ces écosystèmes. Les scientifiques ont maintenant une meilleure compréhension de la façon dont les différents micro-organismes se font concurrence ou s’entraident pour survivre dans un environnement aussi pauvre en nutriments avec des périodes alternées de congélation, de fonte et de rayonnement UV intense.

Mégapoles visqueuses

Les scientifiques ont également dévoilé les interactions métaboliques potentielles entre les algues et les bactéries et ont montré que les biofilms peuvent recycler les flux d’alimentation en interne. Cela semble être une adaptation importante pour survivre dans un écosystème pauvre en énergie. « Les scientifiques de notre domaine ont tendance à appeler les biofilms des » mégapoles visqueuses « , car ils abritent des millions de résidents microbiens encapsulés dans de la boue et attachés à des roches », explique Battin. « Nous avons pu observer comment les différentes espèces travaillent ensemble pour survivre. » D’autres découvertes cruciales faites par l’équipe RIVER étaient un virome d’une richesse inattendue et des caractéristiques génomiques qui pourraient expliquer comment les bactéries sont capables de se protéger contre les températures glaciaires.

Accélérer le cycle du carbone

Dans la deuxième étude, parue dans Biologie du changement global, les scientifiques ont découvert que la matière organique de 101 cours d’eau alimentés par les glaciers dans le monde se décompose plus rapidement à mesure que les glaciers rétrécissent. Parallèlement, ils ont pu relier ce processus écosystémique à des composants distincts du microbiome. « Nous pouvons nous attendre à ce que la chaîne alimentaire des cours d’eau alimentés par les glaciers devienne plus verte à l’avenir, à mesure que la production primaire deviendra plus importante », déclare Battin. « Avec ce changement, certaines espèces microbiennes pourraient disparaître, d’autres prospérer et il y aura un changement tout au long de la chaîne alimentaire. » L’essentiel de cette étude est que, à mesure que les glaciers rétrécissent, leurs cours d’eau peuvent devenir des sources naturelles plus importantes de CO2 dans l’atmosphère.

Dernière étape : Alaska

Cette recherche a été rendue possible par le projet Vanishing Glaciers, un projet de quatre ans basé à l’EPFL et financé par la Fondation NOMIS. Dans le cadre de ce projet, les scientifiques de RIVER ont commencé à échantillonner les cours d’eau alimentés par les glaciers du monde entier en 2018 dans le but de déchiffrer la biodiversité de ces écosystèmes en voie de disparition. « Notre effort unique, qui combine des expéditions intenses avec des analyses génomiques, a fait de nous le premier à étudier systématiquement le microbiome de ces écosystèmes, qui changent maintenant avec la fonte des glaciers », explique Battin.

L’expédition Vanishing Glaciers touchera bientôt à sa fin et fera sa dernière escale cet été en Alaska. Les scientifiques n’ont analysé que 20 % des données qu’ils ont recueillies jusqu’à présent sur plus de 150 cours d’eau alimentés par des glaciers dans le monde. Les analyses futures étudieront précisément comment le microbiome est modifié et quelles en sont les ramifications plus larges.