Les lacs d'eau douce émettent déjà un quart du carbone mondial - et le changement climatique pourrait doubler

Les lacs d'eau douce émettent déjà un quart du carbone mondial - et le changement climatique pourrait doubler Un lac dans le parc national Banff, Alberta, Canada. Sergey Pesterev / Unsplash, CC BY-SA

Les lacs et les étangs sont le lieu de repos final de nombreuses plantes de la Terre. Les rivières collectent une grande partie de la matière organique morte de la planète et la transportent dans des eaux plus calmes.

Mais à une échelle microscopique, les lacs sont tout sauf calmes. Une métropole invisible de microbes se nourrit de ces grumes et de ces feuilles, produisant des gaz à effet de serre en tant que sous-produit.

En conséquence, les lacs peuvent être responsables d’au moins un quart du carbone dans l’atmosphère - et en augmentation. Nouvelle recherche menée avec mes collègues de Cambridge, d’Allemagne et du Canada, suggère que les émissions des lacs d’eau douce pourraient doubler au cours des prochaines décennies en raison du changement climatique.

Toute la vie connue sur Terre est en carbone. Lorsque les plantes et les animaux atteignent la fin de leur vie, des microorganismes tels que des bactéries et des champignons viennent se régaler. Ils se nourrissent des restes carbonés d'autres organismes et de leurs déchets, appelés collectivement matière organique.

En tant que sous-produit de ce festin sans fin, les microbes libèrent des gaz tels que le dioxyde de carbone et le méthane dans l'environnement. Chaque microbe libère une infime quantité de gaz, mais ce sont les organismes les plus abondants sur Terre. L'énergie de la lumière solaire peut également rompre les liaisons chimiques entre les molécules de matière organique, libérant des molécules plus petites, telles que le dioxyde de carbone, dans l'environnement.

Les lacs d'eau douce émettent déjà un quart du carbone mondial - et le changement climatique pourrait doubler Les lacs et les terres ne sont pas des systèmes isolés. Aaron Burden / Unsplash, CC BY-SA

Une partie de cette dégradation se produit sur le sol de la forêt. Mais une grande partie de la matière organique qui tombe sur le sol finit dans l'eau. Les vents, la pluie et la neige le transportent dans les lacs ou plus souvent dans les rivières qui les alimentent.

La quantité de gaz à effet de serre libérée des lacs par les microbes et la lumière du soleil est énorme. Les estimations initiales étaient environ 9% de la quantité nette de carbone libérée de la surface de la Terre dans l'atmosphère - c'est-à-dire la quantité rejetée au-delà des processus de stockage de carbone de la Terre.

Mais, grâce à de meilleures mesures, des recherches récentes ont révisé le chiffre pour aussi haut que 25%. Ces chiffres sont importants étant donné que les lacs ne comprennent que 4% de la surface terrestre mondiale.

Dans les années à venir, les lacs recevront de plus en plus de matières organiques à digérer par les microbes. Un réchauffement climatique amènera plus de couvert forestier autour des lacs et un une plus grande proportion des feuillus, tels que les érables et les chênes, par rapport aux arbres à feuilles pointues, tels que les pins.

Le carbone sous mille formes

Pour comprendre comment les changements dans les forêts modifieront le rôle joué par les lacs dans le cycle du carbone, nous avons effectué une expérience dans deux lacs canadiens.

Nous avons rempli des conteneurs en plastique avec des roches, du sable, de l'argile et différentes quantités et types de matières organiques provenant de forêts voisines. Cela visait à imiter le changement de la couverture forestière et de la composition attendue du changement climatique.

Nous avons ensuite immergé les conteneurs dans des eaux lacustres peu profondes où les matières organiques risquent de s'accumuler et les avons surveillés pendant trois ans.

Utilisation de nouvelles techniques pour analyser la chimie du carbone de l'eau, nous avons trouvé que les conteneurs simulant le niveau de croissance de la forêt prévu au cours des prochaines décennies ont entraîné entre 1.5 et 2.7 plus de gaz à effet de serre dans l'eau que des conditions simulant les conditions forestières actuelles.

La diversité invisible des composés organiques dans l’eau a été le principal facteur à l’origine de cette augmentation - plus importante encore que la diversité des microbes et la quantité globale de matière organique.

L'explication probable de ce résultat est que les mêmes microbes peuvent se nourrir de nombreux types de molécules. Ainsi, à mesure que le nombre de composés à base de carbone dans l'eau augmente, les microbes disposent de plus de moyens pour se nourrir et libérer leurs gaz à effet de serre.

Les lacs d'eau douce émettent déjà un quart du carbone mondial - et le changement climatique pourrait doubler Ils trouveront leur chemin vers un lac tôt ou tard. Aaron Burden / Unsplash, CC BY-SA

L’augmentation de la diversité de la matière organique à elle seule était suffisante pour augmenter les concentrations de gaz à effet de serre d’environ 50%. Mais la taille de cet effet a presque doublé dans des conteneurs avec des eaux sus-jacentes plus sombres - un scénario attendu dans la plupart des lacs comme le changement climatique apporte une couverture accrue des arbres.

Il est essentiel de déterminer avec précision la manière dont le carbone passe de la terre à l’atmosphère pour prévoir le rythme des changements climatiques et en atténuer les effets. En comprenant mieux comment la végétation autour des lacs contrôle les concentrations de gaz à effet de serre dans les eaux, notre recherche peut indiquer si le fait de changer la façon dont nous gérons les terres près des lacs pourrait aider à réduire les émissions de carbone.

Par exemple, nous voudrons peut-être planter moins de plantes aquatiques telles que les quenouilles dans les régions lacustres, car elles produisent bien plus haut des concentrations de gaz à effet de serre supérieures à celles des matières organiques provenant des forêts.

Il reste également du travail pour comprendre pleinement le rôle des lacs dans le cycle du carbone. Toutes les matières organiques qui atteignent les lacs ne sont pas digérées par les microbes. Certains s’enfoncent au fond du lac pour former des sédiments boueux, emprisonnant ainsi le carbone. La quantité de sédiments formés augmentera également avec le changement climatique, mais nous ne savons pas encore dans quelle mesure - et donc dans quelle mesure cette augmentation de carbone stocké compensera l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre des lacs.

Répondre à cette question sera crucial pour améliorer l'exactitude des comptes de carbone - et pour évaluer combien de temps il faut à l'humanité pour les équilibrer.

A propos de l'auteur

Andrew J Tanentzap, lecteur en écologie du changement global, Université de Cambridge

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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