Des températures plus chaudes déclenchent des zones humides pour émettre plus de méthane alors que les microbes ont du mal à suivre
La hausse des températures pourrait faire basculer l’échelle dans une bataille souterraine qui a fait rage pendant des millénaires. Dans les sols des zones humides de la Terre, les microbes se battent pour produire et consommer le puissant méthane de gaz à effet de serre. Mais si la Terre devient trop chaude, une manière clé des zones humides qui se serre sur le méthane pourrait être à risque, selon une étude Smithsonian publiée le 23 avril.
Le méthane est responsable d’environ 19% du réchauffement climatique, selon l’administration nationale océanographique et atmosphérique. Et tandis que les zones humides sont champions pour éliminer le dioxyde de carbone (CO2)) – le gaz à effet de serre le plus abondant – ils sont également la plus grande source naturelle de méthane au monde. Alors que les nations fixent des cibles pour faire baisser le méthane émis par l’activité humaine, il est crucial de comprendre combien les zones humides de méthane émettent naturellement – et à quel point ils pourraient émettre à l’avenir.
« S’il y a une grande quantité d’émissions de méthane des zones humides, et si nous ne savons rien à ce sujet, alors notre objectif de réduction du carbone pour atténuer le changement climatique sera hors piste à l’avenir », a déclaré l’auteur principal Jaehyun Lee. Lee, qui travaille maintenant au Corée Institute of Science and Technology, a fait l’étude alors qu’elle était boursière postdoctorale au Smithsonian Environmental Research Center.
Lutte à la guerre microbienne
Dans les sols des zones humides, deux types de microbes sont verrouillés en compétition. Certains microbes produisent du méthane, un gaz à effet de serre jusqu’à 45 fois plus fort que le CO2. Mais d’autres microbes consomment ce méthane, en utilisant de l’oxygène pour le transformer en CO moins nul2. Cette simple transformation est l’une des façons les plus puissantes de la nature de garder les émissions de gaz à effet de serre en échec.
La nouvelle étude, publiée dans la revue Avancées scientifiquesaxé sur une classe spéciale de microbes appelés anaérobie. Les microbes anaérobies vivent dans des endroits sans oxygène libre – des zones assez courantes dans les zones humides inondées. Depuis longtemps, ils ont été les outsiders dans les guerres de méthane. Sans oxygène libre à tirer, ces microbes étaient considérés comme incapables de consommer du méthane. Lorsque les scientifiques ont finalement découvert qu’ils pouvaient (en tirant de l’oxygène des molécules de sulfate voisines), ils pensaient toujours que c’était un effet de fond mineur par rapport aux microbes dans les parties riches en oxygène de la zone humide.
« Ils pensaient que le méthane anaérobie [consumption] Le processus va être trop lent pour éliminer une quantité importante de méthane « , a déclaré Lee.
Mais comme Lee l’a souligné, la majeure partie de la production de méthane se produit dans ces environnements affamés d’oxygène. Cela signifie essentiellement que les microbes anaérobies sont en première ligne. Et ils tirent leur poids. Dans la zone humide du Smithsonian, Lee a travaillé, les microbes anaérobies peuvent éliminer jusqu’à 12% du méthane – bien moins que leurs homologues qui aiment l’oxygène, mais plus que les scientifiques auparavant soupçonnés. Et dans les lieux plus salés riches en sulfate, les microbes anaérobies peuvent éliminer jusqu’à 70% du méthane produit dans des sols privés d’oxygène.
Cependant, les choses ont changé lorsque les scientifiques ont composé la chaleur.
Une expérience climatique rapide
Dans la nouvelle étude, l’équipe a simulé un avenir plus chaud en utilisant une expérience sur une zone humide au Smithsonian Environmental Research Center (SERC) dans le Maryland. L’expérience passe par le nom « SmartX » (abréviation de « Réponse d’accrétion des marais salants à l’expérience de température »). Les scientifiques ont augmenté la température de 5,1 degrés Celsius dans certaines parties de la zone humide en dynamisant les rangées de lampes infrarouges et des câbles souterrains. Dans certaines parcelles, l’équipe a également élevé le CO2 pour créer un avenir plus réaliste.
« Vous n’aurez jamais un monde plus chaud sans avoir aussi un CO plus élevé2 Dans l’atmosphère…. Ce que fait SmartX essaie d’imiter ce monde plus chaud, avec le chauffage au-dessus du sol et au-dessous « , a déclaré Geneviève Noyce, coauteur et scientifique senior chez SERC. »2nous le traversons également avec CO2nous avons donc un véritable avenir qui a les deux. «
Les émissions de méthane ont augmenté à des températures plus chaudes. Ce n’était pas parce que les microbes utiles se sont affaiblir. Les sols plus chauds les ont déclenchés pour éliminer encore plus de méthane qu’auparavant. Cependant, leurs concurrents – les microbes qui produire Le méthane – est devenu plus actif également. Et dans un monde plus chaud, les microbes d’apparition au méthane n’ont pas pu suivre.
Cependant, les émissions de méthane ont augmenté dépendaient des plantes. Dans les zones dominées par des carex épais, les émissions de méthane ont augmenté de près de quatre fois plus élevée. Mais là où les herbes plus petites ont prévalu, les émissions de méthane n’ont augmenté que 1,5 fois.
Ironiquement, CO plus élevé2 a diminué l’impact – mais pas assez pour l’annuler. Les émissions de méthane dans les parcelles de carex ont atteint un double niveau normal, plutôt que presque quadrupler, lorsque les scientifiques ont testé des températures plus élevées et un CO plus élevé2 ensemble. Les chercheurs soupçonnent que c’est parce que Co2 déclenche des plantes pour faire pousser des racines plus grandes. Les racines injectent plus d’oxygène dans le sol, créant encore plus de composés sulfates riches en oxygène pour les microbes.
« Le réchauffement va avoir un effet très important sur l’augmentation des émissions de méthane », a déclaré Noyce. « Mais quand vous ajoutez un CO élevé2ça le ramène un peu. «
Ce motif tient pour les microbes sur toute la zone humide. En 2021, l’équipe a découvert que les microbes dans les sols riches en oxygène se comportent de la même manière que les microbes affamés d’oxygène dans cette étude. Lorsque l’environnement se réchauffe, les microbes qui éliminent le méthane se penchent plus derrière leurs cousins producteurs de méthane.
La conservation des zones humides est toujours un élément essentiel de la protection du monde du changement climatique, ont déclaré les auteurs. Ce sont des tampons vitaux des ouragans et des conditions météorologiques extrêmes. Et malgré le problème du méthane, les zones humides excellent pour verrouiller le carbone réchauffant la planète sous d’autres formes. Un acre de zones humides côtières peut stocker plus de carbone qu’un acre de forêt tropicale tropicale.
« Il est très utile de protéger et de restaurer les zones humides côtières au profit du climat, en particulier lorsque nous considérons les nombreux services écosystémiques qu’ils fournissent aux gens », a déclaré Pat Megonigal, auteur principal et directeur associé de la recherche à SERC.
Mais pour planifier l’avenir, les décideurs doivent savoir combien de zones humides de méthane émettront dans les décennies à venir. À la fin de la journée, a déclaré Lee, le changement climatique ne concerne pas seulement les températures plus chaudes. Il s’agit également des activités invisibles qui pourraient faire pencher la balance des gaz à effet de serre.
« Nous devons également considérer, comment le changement climatique va-t-il affecter ces processus microbiens délicats, tels que l’oxydation du méthane et la production de méthane? » Il a dit.