Les chercheurs ont déterminé que les étangs, qu’ils soient naturels ou artificiels, pourraient être des émetteurs nets de gaz à effet de serre, en particulier de méthane. En examinant les taux d’enfouissement du carbone et les émissions de gaz à effet de serre, les études ont révélé que les étangs représentent potentiellement une part importante des émissions mondiales de méthane et captent de grandes quantités de carbone. Cependant, les rejets de méthane, un gaz plus puissant que le dioxyde de carbone, dépassent la séquestration du carbone dans ces bassins.
Les recherches de Cornell indiquent que les étangs pourraient être des émetteurs nets de gaz à effet de serre, en particulier de méthane. La lutte contre les rejets de méthane pourrait potentiellement transformer les étangs du statut de source de gaz à effet de serre en puits.
Bien que les étangs artificiels séquestrent et libèrent des gaz à effet de serre, une fois additionnés, ils peuvent être des émetteurs nets, selon deux études connexes réalisées par des chercheurs de Cornell.
Les études commencent à quantifier les effets significatifs des étangs artificiels et naturels sur le bilan mondial des gaz à effet de serre, mesures qui ne sont pas bien comprises.
« Les modèles et prévisions climatiques mondiaux reposent sur une comptabilité précise des émissions de gaz à effet de serre et du stockage du carbone », a déclaré Meredith Holgerson, professeur adjoint d’écologie et de biologie évolutive au Collège d’agriculture et des sciences de la vie et auteur principal des études. Nicholas Ray, chercheur postdoctoral au laboratoire de Holgerson, est co-auteur des deux articles.
Impact des étangs et taux d’enfouissement du carbone
Holgerson et ses collègues ont précédemment estimé que les étangs – définis comme étant de 5 hectares (12 acres) ou moins et dont il pourrait y en avoir 1 milliard sur Terre – pourraient contribuer à 5 % des émissions mondiales de méthane dans l’atmosphère. Mais sans mesures précises sur de nombreux plans d’eau, le nombre réel pourrait être aussi faible que la moitié, voire le double de ce pourcentage. Dans le même temps, il existe très peu d’estimations des taux d’enfouissement du carbone dans les étangs.
Un article intitulé « High Rates of Carbon Burial Linked to Autochthonous Production in Artificial Ponds », publié le 18 août dans la revue Lettres de limnologie et d’océanographie, examine la quantité de carbone séquestrée dans 22 bassins expérimentaux de Cornell. Les étangs identiques – il y en a 50 – construits en 1964, offraient des environnements hautement contrôlés, avec des enregistrements détaillés d’études antérieures. Les données ont permis à Holgerson et Ray d’évaluer la manière dont les activités de gestion contribuaient au stockage du carbone.
Deux des 50 étangs expérimentaux de Cornell, construits en 1964 et utilisés à des fins de recherche. Crédit : Christine Bogdanowicz
Dans l’étude, les chercheurs ont examiné les activités de gestion passées, tout en effectuant également des carottes de sédiments et des mesures de l’épaisseur des sédiments pour chacun des 22 étangs étudiés. Ils ont mesuré la quantité de carbone dans les sédiments, extrapolé ces mesures à l’ensemble de l’étang et divisé ce nombre par l’âge de l’étang pour arriver à la quantité de carbone séquestré annuellement par mètre carré, un nombre du même ordre de grandeur que les zones humides et les mangroves, et bien plus que les lacs.
Ils ont également constaté que les taux d’enfouissement du carbone étaient influencés par les plantes aquatiques (celles suffisamment grandes pour être vues), les poissons et les ajouts de niveaux élevés d’azote par rapport au phosphore, des nutriments qui peuvent ne pas être renouvelés dans un étang statique et devenir limités. Les bons types et proportions de nutriments ajoutés favorisent la croissance des plantes, qui utilisent le carbone pour les cellules et se déposent sur le fond de l’étang lorsque les plantes meurent.
Séquestration du carbone et impact mondial
Bien que les données sur la séquestration du carbone organique dans les étangs naturels fassent défaut, les scientifiques ont extrapolé leurs résultats pour estimer le taux d’enfouissement total du carbone dans les étangs naturels et artificiels à l’échelle mondiale. Ils ont conclu que les étangs naturels et artificiels séquestrent 65 à 87 % de la quantité totale estimée stockée par tous les lacs, ce qui indique que les scientifiques sous-estiment globalement la séquestration du carbone dans les étangs et les lacs.
Variabilité saisonnière des émissions de gaz
La deuxième étude, « High Intra-Seasonal Variability in Greenhouse Gas Emissions From Temperate Construit Ponds », publiée le 19 septembre dans la revue Lettres de recherche géophysiquea examiné les émissions saisonnières de gaz à effet de serre (principalement du dioxyde de carbone et du méthane) de quatre des bassins expérimentaux de Cornell.
Dans l’étude, les chercheurs ont mesuré les émissions de gaz des étangs environ toutes les deux semaines au cours d’une période sans glace en 2021.
« Les estimations mondiales des bilans de gaz à effet de serre provenant des étangs sont très incertaines, en partie à cause du manque de mesures temporelles », a déclaré Ray, auteur principal de l’étude. Les chercheurs ont découvert que le méthane – un gaz à effet de serre 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone – représentait la majeure partie des gaz émis chaque année, et que les émissions de dioxyde de carbone et de méthane variaient considérablement selon les saisons.
Les étangs absorbaient du dioxyde de carbone au début de l’été, lorsque les plantes poussaient, et l’émettaient plus tard dans l’année, lorsque les plantes se décomposaient. Le méthane a été émis pendant les mois chauds, mais les variations des émissions d’une semaine à l’autre étaient élevées, ce qui souligne la nécessité d’échantillonnages fréquents pour une comptabilité précise.
Les chercheurs ont découvert que lorsque l’eau était stratifiée (une couche d’eau chaude posée au-dessus des eaux froides du fond), le méthane s’accumulait et entraînait des émissions globalement plus élevées que lorsque l’eau était mélangée par le vent ou un refroidissement soudain. En effet, les micro-organismes présents au fond de l’étang qui produisent du méthane nécessitent des conditions de faible teneur en oxygène qui sont perturbées par le mélange.
Solutions potentielles et financement
Lorsque les résultats des deux articles sont considérés ensemble, les étangs sont des émetteurs nets de gaz à effet de serre, en raison des émissions de méthane qui dépassent la quantité de carbone stockée dans les sédiments. Mais les résultats offrent également la possibilité de réduire les émissions de méthane grâce à des barboteurs ou des circulateurs sous-marins.
« Si nous pouvions réduire cet indice de méthane, nous pourrions potentiellement faire passer ces étangs d’émetteurs nets à des puits nets, mais nous devons maîtriser ce méthane », a déclaré Holgerson.
La recherche a été financée par l’Institut des ressources en eau de l’État de New York.
