À mesure que le climat se réchauffe et que le séchage régional devient plus fréquent, les tourbières – certains des puits de carbone les plus importants de la planète – sont de plus en plus menacés. Mais une étude menée par une équipe internationale comprenant des scientifiques de l'Université de Bristol a montré que les écosystèmes de tourbières peuvent avoir une défense naturelle à travers les forces combinées des changements de plantes et des microbes.
La recherche, publiée dans la revue Communications de la naturemontre que pendant les périodes de séchage historiques, la croissance des plantes ligneuses dans une tourbe tourbillon chinoise subtropicale a amélioré la qualité de la matière organique et a supprimé l'activité microbienne en décomposition. Cette coopération plante-microbe a aidé à protéger les magasins de carbone à un moment où ils auraient pu autrement être perdus dans l'atmosphère.
L'auteur principal, le Dr Yiming Zhang, associé principal de recherche à l'Université de Bristol, a déclaré: « Les plantes Woody n'ont pas simplement survécu dans un climat de séchage – ils ont aidé à renforcer la résilience. Leurs contributions ont rendu la tourbe plus résistante chimiquement à la dégradation, et en réponse, les microbes ont ajusté leur métabolisme, réduisant le taux de perte de carbone. Il s'agit d'un rétroaction naturelle surprenante que nous n'avons pas pleinement appréciée auparavant. »
En utilisant une combinaison d'analyse des macrofossiles végétales, de biomarqueurs lipidiques microbiens et de techniques d'isotopes de carbone et d'hydrogène spécifiques, l'équipe a reconstruit les 14 000 dernières années de changement écologique dans les tourbières zhaogonging dans le sud de la Chine.
Les chercheurs ont constaté que pendant une phase de séchage au milieu de l'Holocène, datant de 8 000 à 6 000 ans, les plantes ligneuses se sont rapidement développées, remplaçant les herbes tout en continuant à coexister avec des mousses. Ce décalage de végétation a modifié la composition de la tourbe organique. Les glucides sont devenus moins abondants, tandis que les composés aromatiques ont augmenté, entraînant une transition vers un pool de carbone plus intraitable.
En réponse, les communautés microbiennes ont montré des signes d'activité supprimée hétérotrophique (où un organisme mange des restes organiques d'autres plantes ou animaux pour l'énergie et les nutriments) et éventuellement déplacés vers des modes de métabolisme plus autotrophes (où un organisme fabrique ses propres aliments).
Les résultats ont montré que ces changements combinés ont contribué à un pic frappant de l'accumulation de carbone pendant la période de séchage, avec des taux presque trois fois plus élevés que dans d'autres périodes.
Le co-auteur du professeur Rich Pancost, professeur de biogéochimie à l'Université de Bristol Cabot Institute for the Environment, a déclaré: « La végétation des tourbières est hautement sensible au changement climatique. Ce travail révèle comment cela peut affecter considérablement la composition de la matière organique et sa réactivité. Par extension, elle révèle la complexité du cyclisme positif et négatif entre le changement climatique, les réponses écologiques et les réponses écologiques et les cycles carbone. »
Le co-auteur du professeur Angela Gallego-Sala, biogéochimiste à l'Université d'Exeter, a ajouté: « Nous savons que les tourbières sont des écosystèmes résilients qui ont persisté au cours des millénaires, avec certains des rétroactions hydro-écologiques vraiment construites. Mais ce travail présente des preuves de nouvelles implications importantes pour les peets dans les tourterements sous les réchauffe sous le changement climatique actuel. «
L'étude, cependant, souligne également qu'il est probable que cette rétroaction protectrice de plante – microbe a des limites.
Le Dr Zhang, qui a également mené cette recherche dans son précédent rôle en tant que chercheur postdoctoral à l'Université de Géosciences de Chine, à Wuhan, a déclaré: « L'expansion des plantes ligneuses n'améliore pas indéfiniment le stockage du carbone et qu'il peut y avoir des seuils écologiques au-delà de la perte de tourbois. »
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre comment les écosystèmes de tourbières réagissent aux transitions axées sur le climat, en particulier sous les tropiques et dans les paysages dégradés. L'équipe Climate, Energy and Carbone in the Earth System (CERES), dirigée par Prof Rich Pancost, étudie comment les processus microbiens et le cycle du carbone fonctionnent dans ces systèmes vulnérables.
