Les émissions de gaz à effet de serre provenant des activités humaines ont provoqué le changement climatique de la Terre et, dans les régions arctiques, les températures de l’air se réchauffent deux fois plus vite que la moyenne mondiale. Les sols arctiques gelés en permanence situés dans les écosystèmes de la toundra stockent environ deux fois la quantité de carbone actuellement dans l’atmosphère. Cette matière organique congelée fond, augmentant ainsi la décomposition microbienne, qui libère du dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Le changement climatique dans l’Arctique peut également entraîner davantage de sécheresses, une baisse de l’humidité de l’air et davantage de foudre, autant de facteurs qui peuvent augmenter la fréquence et l’intensité des incendies de forêt.
Une étude récente dirigée par le scientifique du Berkeley Lab, Nick Bouskill, a cherché à améliorer ce que l’on sait sur la façon dont ces systèmes arctiques réagissent aux incendies de forêt. L’équipe du projet NGEE (Next Generation Ecosystem Experiments) Arctic a utilisé la modélisation environnementale pour évaluer comment ces environnements se remettent des incendies de forêt et comment les nutriments disponibles dans ces sols de pergélisol influencent cette récupération. Leurs travaux ont montré qu’au cours des cinq premières années suivant l’incendie, des bactéries à croissance plus rapide ont établi des colonies dans des zones du sol qui étaient auparavant occupées par des champignons à croissance plus lente. L’étude est décrite dans un nouvel article publié dans la revue Communications Terre et Environnement.
Bouskill a expliqué que « l’apparition d’un feu de forêt entraîne la combustion et la perte de carbone du sol et de la végétation et l’exportation des nutriments du sol vers les cours d’eau ». Ainsi, les incendies perturbent la communauté microbienne car ils ont un impact sur les conditions du sol. La réponse microbienne à ces incendies de forêt peut avoir un impact sur le cycle des nutriments du sol, ce qui peut influencer le rétablissement de l’écosystème à plus grande échelle.
À l’aide d’un modèle mathématique d’écosystème, l’équipe a simulé la façon dont les cycles du carbone et des nutriments du sol réagissent aux incendies de forêt dans un climat changeant, par exemple avec une augmentation de la température et du dioxyde de carbone atmosphérique. Le modèle a été appliqué aux observations de l’incendie de la rivière Anaktuvak en 2007, l’un des incendies de forêt les plus importants et les plus échantillonnés dans les régions arctiques. En raison de la croissance et de l’activité microbiennes améliorées démontrées, davantage de nutriments ont été libérés dans le sol, ce qui permet une meilleure qualité du sol et donc une récupération plus rapide du carbone du sol et des communautés végétales. Ces conditions post-incendie ont également encouragé les arbustes à pousser plus rapidement que dans des conditions de réchauffement uniquement.
Les simulations du modèle montrent que les éléments nutritifs du sol libérés par l’activité microbienne influencent la façon dont les écosystèmes de la toundra se remettent des incendies. Cette étude fait progresser les prédictions sur la façon dont les microbes et la qualité du sol peuvent changer et réagir à un environnement arctique qui se réchauffe rapidement et est sujet aux incendies.
Nicholas J. Bouskill et al, Contribution microbienne au rétablissement de l’écosystème de la toundra après un incendie au cours du 21e siècle, Communications Terre & Environnement (2022). DOI : 10.1038/s43247-022-00356-2