En étudiant les fossiles d’anciennes plantes aquatiques, les chercheurs de l’Université Northwestern et de l’Université du Wyoming (UW) comprennent mieux comment le méthane produit dans les lacs arctiques pourrait affecter – et être affecté par – le changement climatique.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont examiné les revêtements cireux des feuilles préservés sous forme de molécules organiques dans les sédiments du début au milieu de l’Holocène, une période de réchauffement intense due à de lents changements dans l’orbite terrestre il y a 11 700 à 4 200 ans. Ces biomarqueurs de cire, qui faisaient autrefois partie des mousses brunes aquatiques communes, étaient conservés dans les sédiments enfouis sous quatre lacs du Groenland.
L’étude intitulée « Les isotopes d’hydrogène et de carbone de la cire des plantes aquatiques dans les lacs du Groenland enregistrent des changements dans le cycle du méthane au cours du réchauffement passé de l’Holocène », a été publiée dans la revue Avancées scientifiques.
En étudiant ces biomarqueurs, les chercheurs ont découvert que le réchauffement passé au cours de l’Holocène moyen avait provoqué la production de méthane dans les lacs d’un large éventail de climats du Groenland. Le méthane étant un gaz à effet de serre plus puissant que le dioxyde de carbone, il est important de comprendre tout changement dans la production de méthane avec le réchauffement.
Actuellement, les chercheurs ont une connaissance incomplète de la quantité de méthane produite dans les lacs arctiques et de la manière dont le réchauffement actuel affectera la production de méthane. La nouvelle étude suggère que le réchauffement pourrait potentiellement conduire à un flux auparavant sous-estimé des émissions de méthane des lacs.
« La dernière fois que les lacs du Groenland ont connu un réchauffement majeur, nous sortions de la dernière période glaciaire, et il a fallu un certain temps pour que les conditions se développent pour que le cycle du méthane dans les lacs augmente », a déclaré Jamie McFarlin, qui a dirigé l’étude. « Mais une fois développés, les lacs de notre étude ont maintenu un cycle de méthane intensifié pendant des milliers d’années jusqu’au début du refroidissement naturel de la fin de l’Holocène. Cela conforte une dépendance climatique à l’égard du cycle du méthane dans certains lacs de l’Arctique. »
« Ces données montrent une augmentation des périodes de cycle du méthane au cours des périodes chaudes passées », a ajouté Magdalena Osburn, l’auteur principal de l’étude. « En vivant sur une planète qui se réchauffe, nous pouvons nous tourner vers ces signes du passé pour prédire notre avenir. Nous pensons que ce processus va devenir de plus en plus important dans l’avenir de ces lacs. »
Lorsque la recherche a commencé, McFarlin était titulaire d’un doctorat. étudiant à Northwestern; elle est maintenant professeur adjoint à l’UW. Osburn est professeur agrégé de sciences de la Terre et des planètes au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern. Osburn a co-conseillé McFarlin avec Yarrow Axford, professeur William Deering en sciences géologiques au Weinberg College et deuxième auteur de l’article.
Les lacs constituent d’importantes sources naturelles de méthane, mais l’ampleur exacte de la variation de la production de méthane avec le réchauffement continu des lacs arctiques n’est pas entièrement quantifiée. Et comme les paysages arctiques et boréaux sont les régions qui se réchauffent le plus rapidement sur Terre, il est impératif que les chercheurs comprennent mieux la dynamique entre le réchauffement des températures et la production de méthane dans ces lacs.
Pour explorer cette dynamique, les chercheurs ont produit de nouvelles données sur deux lacs (lac Wax Lips et Trifna Sø) et examiné les données publiées sur deux lacs supplémentaires du Groenland (lac N3 et lac Pluto).
Ils ont comparé la composition isotopique de l’hydrogène des cires de plantes aquatiques présentes dans les sédiments aux biomarqueurs de plantes terrestres et d’autres sources. La composition isotopique des biomarqueurs des plantes aquatiques a révélé une signature du méthane au début et au milieu de l’Holocène sur la plupart des sites.
Parce que ces plantes absorbent le méthane, elles pourraient atténuer une partie du méthane produit dans les lacs avant qu’il ne soit émis dans l’atmosphère.
« Dans les lacs de notre étude, une partie du méthane a été absorbée par les mousses aquatiques vivant dans les lacs, probablement par le biais d’une association symbiotique avec un type de bactérie qui mange du méthane », a déclaré McFarlin.
« Nous ne savons pas encore quelle quantité de méthane a été produite ou consommée dans ces lacs au cours de la période de notre étude, donc l’effet global sur l’atmosphère reste flou. L’absorption de méthane par les plantes est probablement limitée à des types très spécifiques de mousses aquatiques. Cependant, tous les lacs, ni même tous les lacs arctiques, n’auront pas la même dynamique.
« L’Arctique compte de vastes zones couvertes de lacs », a déclaré Axford. « Tous les lacs ne possèdent pas de mousses capables d’enregistrer la dynamique du méthane, mais notre étude souligne également que ces vastes étendues de lacs arctiques sont vulnérables aux changements du cycle du méthane induits par le climat, que les mousses soient sur place pour assister à ces changements ou non. une autre manière dont le réchauffement rapide de l’Arctique pourrait affecter le climat mondial. »
Plus d’information:
Jamie McFarlin et al, Les isotopes d’hydrogène et de carbone de la cire des plantes aquatiques dans les lacs du Groenland enregistrent des changements dans le cycle du méthane au cours du réchauffement passé de l’Holocène, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adh9704. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh9704
Fourni par l’Université Northwestern