Les forêts tropicales représentent plus de 50 % du puits de carbone terrestre mondial, mais le changement climatique menace de modifier le bilan carbone de ces écosystèmes.
De nouvelles recherches menées par des scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et des collègues de l’Université d’État du Colorado et du Smithsonian Tropical Research Institute ont révélé que le réchauffement et l’assèchement des sols des forêts tropicales peuvent accroître la vulnérabilité au carbone des sols, en augmentant la dégradation du carbone plus ancien. apparaît dans Nature.
« Ces résultats impliquent que le réchauffement et l’assèchement, en accélérant la perte de carbone du sol plus ancien ou en réduisant l’incorporation de nouveaux apports de carbone, intensifieront les pertes de carbone du sol et auront un impact négatif sur le stockage du carbone dans les forêts tropicales dans le cadre du changement climatique », a déclaré Karis McFarlane, scientifique du LLNL, auteur principal de l’étude.
Les forêts tropicales échangent plus de CO2 avec l’atmosphère que tout autre biome terrestre et stockent près d’un tiers des stocks mondiaux de carbone du sol. Les écosystèmes terrestres tropicaux ont également le temps de séjour moyen du carbone le plus court sur Terre, de 6 à 15 ans seulement, ce qui signifie que tout changement dans les apports ou les sorties de carbone (y compris le CO2 émis par le sol) pourrait avoir des conséquences importantes et relativement rapides sur le bilan carbone des écosystèmes tropicaux et sur les rétroactions carbone-climat.
Les projections climatiques suggèrent un avenir à la fois plus chaud et plus sec pour une grande partie des tropiques, avec une intensité de sécheresse croissante et une durée de saison sèche croissante pour les néotropiques (une région s’étendant du sud du Mexique à travers l’Amérique centrale et le nord de l’Amérique du Sud, y compris la vaste forêt amazonienne).
La recherche, menée lors d’expériences de manipulation climatique dans les forêts tropicales du Panama, montre que le réchauffement in situ du profil entier du sol de 4 °C et l’exclusion de 50 % des précipitations ont augmenté le carbone 14 dans le CO2 libéré par le sol, augmentant l’âge moyen du carbone de l’équivalent d’environ 2 à 3 ans.
Il est important de noter que les mécanismes sous-jacents à ce changement diffèrent entre le réchauffement et l’assèchement. Le réchauffement accélère la décomposition du carbone ancien tandis que l’augmentation des émissions de CO2 épuise le carbone récent. L’assèchement supprime la décomposition des apports de carbone récent et diminue les émissions de CO2 du sol, augmentant ainsi la contribution du carbone ancien à la libération de CO2.
« Des expériences sur le terrain et en laboratoire suggèrent que le réchauffement climatique stimulera une perte nette de carbone du sol mondial vers l’atmosphère, mais la manière dont le réchauffement et l’assèchement du climat interagiront pour influencer l’équilibre du carbone dans les forêts et d’autres écosystèmes est moins claire », a déclaré McFarlane.
La plupart des travaux antérieurs sur les forêts tropicales ne s’intéressent qu’aux flux totaux de CO2, qui sont importants pour déterminer le bilan global du carbone des forêts tropicales, mais leur capacité à découvrir les mécanismes à l’origine des changements observés est limitée. Ces mécanismes peuvent être révélés par les valeurs du carbone 14, qui indiquent l’âge moyen des sources de carbone métabolisées et libérées sous forme de CO2.
Le carbone « nouveau » ou « jeune » a été fixé dans l’atmosphère au cours des dernières années, tandis que le carbone plus ancien « d’âge décennal » est enrichi en carbone 14 par rapport à l’atmosphère actuelle. Même le carbone plus ancien « d’âge centenaire » ou « millénaire » est appauvri en carbone 14 par rapport à l’atmosphère actuelle.
Dans l’étude actuelle, l’équipe a déterminé comment le réchauffement et l’assèchement influent sur la quantité et l’âge du carbone libéré sous forme de CO2 dans le sol dans deux zones distinctes de forêts tropicales de plaine au Panama qui sont soumises à un réchauffement ou à un assèchement expérimentaux du sol. Ils ont mesuré les isotopes de carbone 14 et de carbone 13 du CO2 respiré par le sol.
En utilisant le Centre de spectrométrie de masse par accélérateur du LLNL, McFarlane et son équipe ont découvert que le réchauffement du sol augmentait la teneur en carbone 14 du CO2 respiré pendant la saison des pluies, ce qui indique une plus grande libération de carbone « bombe » (vers 1963, provenant d’essais nucléaires souterrains) dans des conditions de réchauffement et d’humidité. Plus précisément, le réchauffement a stimulé la décomposition du carbone plus ancien du sol en augmentant la libération globale de CO2 du sol, provoquant un changement microbien dans l’utilisation des ressources suite à l’épuisement de la matière organique fraîche au profit du carbone plus ancien du sol. En revanche, le séchage a réduit la libération totale de CO2 du sol, mais a également augmenté la teneur en carbone 14 du CO2 respiré en limitant l’apport de carbone frais (provenant de la litière de feuilles ou des racines) aux décomposeurs.
« Cette limitation de l’accès microbien au carbone frais explique l’augmentation des contributions du carbone ancien aux émissions totales de CO2 du sol avec le réchauffement et l’assèchement », a déclaré McFarlane. « Nos résultats suggèrent que le changement climatique va accroître la vulnérabilité du carbone stocké dans le sol des forêts tropicales en stimulant la décomposition et la perte du carbone ancien. »
Plus d’informations :
Karis J. McFarlane et al., Le réchauffement et le séchage expérimentaux augmentent les contributions du carbone ancien à la respiration du sol dans les forêts tropicales de plaine, Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-51422-6