La hausse du niveau de la mer pourrait entraîner une augmentation des émissions de méthane provenant des zones humides

Cependant, les recherches menées par des biologistes du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) et de l’UC Berkeley indiquent que ces hypothèses ne sont pas toujours vraies. Après avoir examiné les caractéristiques microbiennes, chimiques et géologiques de 11 zones humides, l’équipe a découvert qu’une région humide exposée à une légère quantité d’eau de mer émettait des niveaux étonnamment élevés de méthane, bien plus que n’importe quel site d’eau douce.

Leurs résultats, maintenant publiés dans mSystèmesindiquent que les facteurs qui déterminent la quantité de gaz à effet de serre stockée ou émise dans les paysages naturels sont plus complexes et difficiles à prévoir que nous le pensions.

« Nous avons examiné combien de méthanogènes, les organismes qui produisent du méthane, sont présents dans les sols de ces sites et cela n’était pas vraiment bien corrélé avec la quantité de méthane observée », a déclaré l’auteure principale Susannah Tringe, directrice du Berkeley Lab’s Environmental Genomics & Division de biologie des systèmes. « Et même si vous regardez la quantité de méthanotrophes, des organismes qui mangent du méthane, en combinaison avec des méthanogènes, cela ne semble pas l’expliquer complètement. »

Tringe et ses collègues ont prélevé des échantillons de sol sur 11 sites et ont utilisé le séquençage à haut débit pour analyser l’ADN des organismes trouvés dans les échantillons, notamment des bactéries, des virus et des champignons. Ils ont examiné quels gènes étaient présents dans les séquences et les ont cartographiés sur des fonctions connues – par exemple, en identifiant des gènes connus pour être impliqués dans le métabolisme de l’azote ou des gènes de bactéries qui utilisent du sulfate pendant la respiration. Ils ont ensuite travaillé pour modéliser comment les informations génétiques trouvées, combinées à des facteurs chimiques présents dans le sol et l’eau, pourraient entraîner les émissions de méthane qu’ils ont observées.

Dans la plupart des sites, allant de l’eau douce à la salinité totale de l’eau de mer, la quantité de méthane émise était inversement proportionnelle à la quantité d’eau salée qui s’écoulait et se mélangeait à l’eau de la rivière. Mais sur un site, qui avait été restauré en 2010, passant d’un pâturage herbeux saisonnier pour le bétail à son habitat de zone humide d’origine, l’équipe a constaté des émissions élevées de méthane malgré la quantité modérée d’eau salée.

L’eau de mer contient plus de sulfate (un ion avec du soufre et de l’oxygène) que l’eau douce, ce qui laisse supposer qu’un afflux accru d’eau de mer dans ces environnements entraînerait une production moindre de méthane, car les méthanogènes qui utilisent le CO₂ pour produire de l’énergie cellulaire sont supplantés par les bactéries qui utilisent du sulfate à la place.

« En fin de compte, nous avons constaté qu’il y avait des influences significatives d’autres groupes bactériens comme ceux qui décomposent le carbone et même d’organismes mieux connus sous le nom de cycleurs d’azote, et nous ne pouvions pas facilement expliquer les émissions de méthane par quelque chose d’aussi simple que, par exemple. , quelle quantité de sulfate est disponible ou combien de méthanogènes y a-t-il », a déclaré Tringe.

Un autre concept en écologie est que la restauration des habitats à leur état d’origine peut stimuler le stockage du carbone, améliorer la qualité de l’eau et augmenter les populations d’animaux sauvages. Au cours des dernières décennies, les zones humides ont été de plus en plus reconnues comme des écosystèmes essentiels pour ces services environnementaux, ce qui a conduit à des efforts généralisés pour restaurer les écosystèmes en éliminant les barrières, la pollution et les organismes non indigènes.

Les travaux de modélisation du co-auteur Dennis D. Baldocchi, vice-doyen exécutif et professeur de biométéorologie à l’UC Berkeley, suggèrent que même si la zone humide restaurée ajoute actuellement des gaz à effet de serre à l’atmosphère, l’écosystème se stabilisera et commencera à servir de puits net de carbone. d’ici 100 à 150 ans. Ce n’est peut-être pas le calendrier qu’espéraient les parties prenantes lorsqu’elles ont restauré la zone dans le but de séquestrer le carbone.

« Nous voulons savoir si ces systèmes agiront comme des puits de carbone à long terme », a déclaré Baldocchi. « Et ces investigations microbiologiques peuvent aider à affiner nos modèles et nos prévisions. »

Tringe a noté que d’autres laboratoires ont observé une production accrue de méthane à partir de sols de zones humides présentant une salinité accrue. Des scientifiques de l’Université Duke ont prélevé des échantillons de sol dans une zone humide d’eau douce côtière et les ont exposés à de l’eau de mer artificielle et à de l’eau de mer artificielle dépourvue de sulfate. Dans les deux cas, la production de méthane a augmenté. Le laboratoire de Tringe a récemment collaboré avec Marcelo Ardón de l’Université d’État de Caroline du Nord pour analyser les communautés microbiennes de ces sols.

« On s’attendait à ce que le sulfate soit la chose la plus importante. Et dans ces études, non seulement l’eau salée stimulait la production de méthane, ce qui, encore une fois, va à l’encontre du dogme selon lequel le sulfate est important, mais cela se produisait, qu’il y ait du sulfate là-bas ou non. non ; en fait, le sulfate n’a pas eu un grand effet sur les émissions de méthane », a déclaré Tringe. « Je pense donc que ces manipulations expérimentales confirment à nouveau l’histoire selon laquelle l’intrusion d’eau de mer a des effets plus nuancés qu’un simple ajout de sulfate, ainsi que des facteurs plus nuancés derrière la restauration des écosystèmes. »

Ce travail a été soutenu par le prix du programme de recherche en début de carrière du ministère de l’Énergie (DOE) décerné à Tringe et au Joint Genome Institute du DOE.