Comment le soleil et les microbes dans le pergélisol ajoutent du carbone à l'atmosphère

pergélisol 10 8Rose Cory se trouve dans un cours d'eau de fonte dans l'Arctique pour prélever un échantillon et analyser la composition chimique de l'eau du cours d'eau. La matière organique du sol donne au ruisseau sa couleur brun doré. Dans l'eau, le soleil peut atteindre le carbone du sol, l'affaiblir et permettre aux microbes de le décomposer et de le libérer dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone. (Crédit: Rose Cory / U. Michigan)

Les microbes présents dans le pergélisol qui consomment du carbone fragilisé par le soleil et le convertissent en dioxyde de carbone pourraient constituer une voie majeure d'entrée du gaz à effet de serre dans l'atmosphère, selon une nouvelle étude.

Les chercheurs savaient que la lumière du soleil sur le sol gelé de façon permanente, ou pergélisol, dans l'Arctique décomposait le carbone dans ce pergélisol et libérait le gaz à effet de serre dans l'atmosphère, mais ils ne savaient pas comment le processus se déroulait.

Auparavant, Collin Ward, un récent étudiant au doctorat à l'Université du Michigan et premier auteur de l'étude, a montré que les communautés microbiennes dans le pergélisol profond peuvent rapidement s'adapter pour consommer du carbone affaibli par le soleil. Les sols de pergélisol, généralement enfouis sous terre, peuvent être exposés à la lumière du soleil une fois dégelés et déversés dans un cours d'eau où l'exposition au soleil affaiblit le carbone contenu dans ce pergélisol, le convertissant en carbone que ces communautés microbiennes aiment consommer.

La nouvelle étude montre que la lumière du soleil fait du sol du pergélisol un régal pour les microbes, car il leur donne les mêmes types de carbone qu'ils aiment déjà manger, le carbone qu'ils sont capables de métaboliser.

À mesure que le pergélisol dégèle - l'Arctique se réchauffe à un rythme deux fois plus rapide que le reste du monde - il a la capacité de libérer une quantité incroyable de carbone sous forme de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Si tout le carbone contenu dans le pergélisol était converti en dioxyde de carbone, cela ferait plus que doubler la quantité de carbone dans l'atmosphère. Selon Rose Cory, professeure agrégée de sciences de la terre et de l'environnement, très peu de modèles prédisent des scénarios climatiques pour l'avenir.

«C'est la différence entre manger à un buffet avec une tonne de choix et quelques options pas très bonnes, plutôt que d'être à un buffet où chaque plat est votre favori», dit-elle. «La lumière du soleil convertit un peu de carbone du sol du pergélisol en« favoris »des microbes, ce qui les aide à convertir davantage de carbone en dioxyde de carbone.

permafrost2 10 8Un courant d'eau de fonte traverse la neige dans l'Arctique. La matière organique du sol donne au ruisseau sa couleur brun doré. (Crédit: Jason Dobkowski / U. Michigan)


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Le pergélisol dans l'Arctique ne peut être décomposé par les microbes avant qu'il ne se réchauffe et ne dégèle. Une fois que c'est le cas, les communautés microbiennes indigènes commencent à décomposer ce carbone du sol, le mangent lentement et, en même temps, le transforment en dioxyde de carbone.

Cependant, toutes les décompositions du carbone du sol ne se produisent pas dans le sol. La neige et la pluie pendant l'été débusquent le carbone du sol dans les ruisseaux et les lacs ensoleillés, où le soleil affaiblit le carbone du sol. Des recherches antérieures ont montré que les microbes étaient beaucoup plus capables de convertir le carbone fragilisé par le soleil en dioxyde de carbone, mais ils ne savaient pas pourquoi.

Pour déterminer comment la lumière du soleil favorisait la production de dioxyde de carbone, Cory et son équipe ont soumis des échantillons de sol à une spectrométrie de masse à ultra-haute résolution avant et après l'exposition au soleil et avant et après l'alimentation de la communauté bactérienne native. Ils ont vu que les communautés bactériennes entraînaient une augmentation du dioxyde de carbone dans les échantillons de sol du pergélisol qui avaient été exposés à la lumière du soleil.

Ils ont vérifié leurs résultats par rapport à une autre méthode: l'examen de la composition de la communauté microbienne et l'expression des gènes par les microbes. Les chercheurs ont constaté qu'après l'exposition au soleil, les microbes réorganisaient leur machinerie métabolique pour consommer du carbone affaibli par le soleil.

Déterminer comment la lumière du soleil contribue à la libération de dioxyde de carbone de la Terre dans l'atmosphère donne aux chercheurs une autre information sur la façon de déterminer le taux et la quantité de dioxyde de carbone libéré par le pergélisol.

"C'est sans doute la plus grande méthode de rétroaction pour provoquer plus de réchauffement sur Terre", dit Cory. "Nous sommes dans une course pour comprendre combien ce pergélisol va être converti en dioxyde de carbone."

Les chercheurs rapportent leur travail dans la revue Communications Nature.

La source: Université du Michigan

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