Les tourbières ne représentent que 3 % de la surface terrestre de la Terre, mais stockent plus de 30 % du carbone du sol mondial, préservant la matière organique et séquestrant son carbone pendant des dizaines de milliers d'années. Une nouvelle étude tire la sonnette d’alarme : une sécheresse extrême pourrait quadrupler la perte de carbone dans les tourbières dans un contexte de réchauffement climatique.
Dans l'étude, publiée dans Scienceles chercheurs découvrent que, dans des conditions qui imitent un climat futur (avec des températures plus chaudes et une augmentation du dioxyde de carbone), une sécheresse extrême multiplie par près de trois la libération de carbone dans les tourbières. Cela signifie que les sécheresses dans les conditions climatiques futures pourraient transformer un précieux puits de carbone en une source de carbone, effaçant entre 90 et 250 ans de réserves de carbone en quelques mois.
« À mesure que les températures augmentent, les épisodes de sécheresse deviennent plus fréquents et plus graves, rendant les tourbières plus vulnérables qu'auparavant », a déclaré Yiqi Luo, auteur principal et professeur Liberty Hyde Bailey à la section des sciences du sol et des cultures de l'École des sciences intégratives des plantes, au Collège d'agriculture et des sciences de la vie (CALS).
« Nous ajoutons de nouvelles preuves pour montrer qu'avec les tourbières, les enjeux sont élevés. Nous avons observé que ces sécheresses extrêmes peuvent effacer des centaines d'années de carbone accumulé, ce qui a donc une implication énorme. »
Il était déjà bien établi que la sécheresse réduisait la productivité des écosystèmes et augmentait la libération de carbone dans les tourbières, mais cette étude est la première à examiner comment cette perte de carbone est exacerbée à mesure que la planète se réchauffe et que davantage de dioxyde de carbone pénètre dans l'atmosphère.
Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat estime que les sécheresses extrêmes deviendront 1,7 à 7,2 fois plus probables dans un avenir proche. Avec cette probabilité, Luo a déclaré que les résultats de l'étude constituent un nouvel avertissement sur les effets désastreux du réchauffement climatique et un appel à accorder plus d'attention aux tourbières, malgré leur faible empreinte géographique.
« C'est un énorme réservoir de carbone par rapport à n'importe quel autre écosystème », a-t-il déclaré. « Nous devons trouver un moyen d'atténuer le changement climatique et d'infléchir la courbe de réchauffement. »
Luo et son équipe, y compris le premier auteur et chercheur postdoctoral Quan Quan, ont utilisé les données de Spruce and Peatland Responses Under Climatic and Environmental Change (SPRUCE), une expérience sur le terrain en cours dans une tourbière boréale naturelle d'épicéas dans le nord du Minnesota, où le laboratoire national d'Oak Ridge a mené une expérience de changement global dans des chambres d'essai de 10, 20 mètres de large, ressemblant à une yourte.
À l’intérieur des chambres, les chercheurs peuvent manipuler les températures ainsi que les niveaux de dioxyde de carbone.
Cette étude s'est concentrée sur la perte de carbone des tourbières lors d'un épisode de sécheresse extrême en juillet et août 2021, dans le cadre de 10 scénarios de changement climatique futurs sur le site SPRUCE.
Les chercheurs ont découvert que la nappe phréatique abaissée pendant la sécheresse mettait plus de temps à se rétablir à des températures plus élevées et à des niveaux de dioxyde de carbone élevés, ce qui entraînait une libération accrue de carbone.
Luo s’attendait à ce que des températures plus élevées entraînent davantage de pertes de carbone en cas de sécheresse, mais l’impact d’une augmentation du dioxyde de carbone – le fait qu’il exacerbe également les pertes de carbone – était surprenant. Des niveaux accrus de dioxyde de carbone dans les « hautes terres », zones situées à une altitude plus élevée que les tourbières ou les zones humides, peuvent en fait stimuler la photosynthèse et améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’eau par les plantes, atténuant en partie les impacts d’une sécheresse extrême.
« Des études antérieures ont indiqué qu'un taux élevé de dioxyde de carbone peut généralement réduire l'impact des événements extrêmes, mais nos résultats indiquent le contraire », a déclaré Luo.
Dans les tourbières, l’équipe a découvert qu’une augmentation du dioxyde de carbone à elle seule, sans températures élevées, améliorait la productivité de l’écosystème. Mais avec une augmentation des températures de 9 degrés Celsius et des niveaux élevés de dioxyde de carbone, les auteurs écrivent qu'il y a eu une augmentation « spectaculaire » des émissions de carbone pendant la sécheresse de 2021.
Quan a fouillé les données et a découvert que des niveaux élevés de dioxyde de carbone augmentaient la quantité de substrat et de carbone dissous dans la tourbière. Lorsque ce carbone dissous est exposé à l’oxygène en cas de sécheresse, davantage de dioxyde de carbone est libéré dans l’atmosphère.
Luo fait partie de l'équipe du Laboratoire national d'Oak Ridge composée de plus de 250 chercheurs depuis 2015, et son groupe travaille à intégrer les données collectées sur le site avec des modèles pour mieux comprendre comment les tourbières réagissent aux changements environnementaux.
