La fonte du permafrost induite par le changement climatique affecte les écosystèmes de l’Arctique
Le pergélisol, ou permafrost, contient environ deux fois la quantité de carbone (C) présente dans l’atmosphère et 50 % des réserves mondiales en carbone. Or, sous l’effet des évolutions climatiques actuelles, ces sols voient leur température augmenter, ce qui entraîne une dégradation continue du pergélisol et, par conséquent, une modification des fonctions des écosystèmes. La dégel libère des matières organiques stockées depuis des siècles sous la terre glacée. Une fois décomposée par les micro-organismes, cette matière organique est ensuite relâchée dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone (CO2), de méthane (CH4) et de protoxyde d’azote (N2O), ce qui affecte encore plus le système climatique. Les changements concernant le type et la fonction des écosystèmes peuvent amplifier encore davantage les modifications de ces flux. Le réchauffement climatique entraîne des modifications spectaculaires au niveau de l’équilibre de l’azote (N) et du carbone dans les écosystèmes arctiques et de haute altitude. Jusqu’à présent, la plupart des recherches menées sur l’impact du changement climatique sur les écosystèmes arctiques n’ont porté que sur la fonte du permafrost et la période immédiatement subséquente.
Augmentation de la consommation de CH4
Entrepris avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie, le projet PERMTHAW, financé par l’UE, a tenté de combler cette lacune dans les connaissances scientifiques en étudiant la façon dont les écosystèmes sans permafrost se mettent en place et la manière dont les changements climatiques prévus influenceront ces sols à l’échelle d’une décennie. «Afin de mieux anticiper ce qui nous attend, nous devons disposer d’une bonne compréhension des futures réactions possibles de ces écosystèmes», avance Mats Björkman, coordinateur du projet. Les chercheurs ont étudié comment les cycles du carbone et de l’azote sont modifiés suite à un dégel. «En utilisant un gradient de permafrost naturel dans la partie subarctique de la Suède, nous avons pu étudier les changements à long terme qui suivent sa dégradation», explique M. Björkman. Les scientifiques ont découvert une réaction contrastée à ce que l’on appelle habituellement la réaction de l’Arctique au changement: une augmentation de la consommation de CH4 dans les sols de surface. «Une fois l’écosystème post-permafrost établi, nous constatons une augmentation des microbes consommateurs de méthane, appelés méthanotrophes, et un assèchement de la partie superficielle des sols. Cela signifie que l’écosystème cesse d’être une source d’émission de méthane dans l’atmosphère pour devenir un puits actif», souligne M. Björkman.
Un écosystème modifié
Il en découle des modifications des configurations végétales, comme l’expansion des arbustes et des changements dans les communautés microbiennes, qui entraînent à leur tour une modification des flux du carbone et des nutriments dans ces écosystèmes. L’une des évolutions les plus frappantes est liée au dégel du permafrost, qui, conjointement avec les modifications de l’écosystème, menace le mode de vie des populations de ces régions en affectant leur culture et leurs moyens de subsistance, c’est le cas par exemple du peuple Sami dont une des activités traditionnelles est l’élevage de rennes. PERMTHAW met en évidence le fait qu’un écosystème peut emprunter des voies d’évolution très différentes en réaction à la fonte du pergélisol. «La science et les médias insistent généralement sur l’augmentation dévastatrice des émissions de carbone (sous forme de CH4 et de CO2) que de nombreuses régions vont connaître. Mais peu d’études se sont intéressées aux zones qui se transformeront en puits nets pour ces gaz à effet de serre», observe M. Björkman. Ce projet nous permettra ainsi de mieux comprendre comment les paysages arctiques et subarctiques vont être altérés dans le contexte des futures conditions climatiques, ce qui donnera aux communautés du Grand Nord l’opportunité de se préparer aux changements à venir.
Mots‑clés
PERMTHAW, écosystème, permafrost, pergélisol, sol, méthane (CH4), Arctique, carbone (C), méthanotrophe, dioxyde de carbone (CO2), azote (N)
