À mesure que les températures mondiales augmentent, en particulier dans les régions de haute latitude, les microbes du sol subissent un changement crucial dans la façon dont ils traitent les nutriments. Traditionnellement, ces microbes agissent comme des recycleurs, convertissant l’azote en formes que les plantes peuvent utiliser. Cependant, de nouvelles recherches menées en Islande révèlent que le réchauffement des sols amène les microbes à retenir l’azote en interne, réduisant ainsi la quantité disponible pour la croissance des plantes et exacerbant potentiellement le changement climatique. Ce changement perturbe le cycle naturel des nutriments, avec des conséquences considérables sur la végétation et les niveaux de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
Une expérience naturelle en Islande
Les résultats proviennent d’une étude unique à long terme menée dans les prairies subarctiques près de Hveragerði, en Islande. Une série de tremblements de terre en 2008 a créé par inadvertance un laboratoire naturel : l’activité géothermique a réchauffé des parcelles de sol de 0,5°C à 40°C au-dessus de la normale, permettant aux chercheurs d’observer les réactions des écosystèmes dans des conditions de réchauffement soutenu. Cette expérience naturelle a offert une rare opportunité d’étudier comment les microbes s’adaptent aux augmentations de température à long terme d’une manière que des conditions de laboratoire contrôlées ne peuvent pas reproduire entièrement.
Les chercheurs ont utilisé l’azote 15 pour suivre le flux de nutriments et ont découvert qu’après une première perte d’azote du sol, les microbes devenaient de plus en plus conservateurs. Au lieu de libérer de l’ammonium – un sous-produit azoté utilisable par les plantes – ils ont commencé à recycler l’azote en interne. Ce comportement, décrit par un chercheur comme l’équivalent microbien de la « rétention d’urine », réduit la disponibilité de l’azote pour les plantes.
Les implications pour les écosystèmes
Cette thésaurisation microbienne a des effets à la fois positifs et négatifs. D’une part, cela évite une perte supplémentaire d’azote par lessivage ou rejet atmosphérique sous forme d’oxyde nitreux, un puissant gaz à effet de serre. Cependant, cela intensifie également la compétition entre les plantes et les microbes pour des ressources limitées en azote.
L’équilibre délicat entre la croissance des plantes (absorption du carbone) et la décomposition microbienne (libération de l’azote) est perturbé. Si les microbes donnent la priorité à leurs propres besoins, la croissance des plantes peut ralentir, réduisant ainsi la capacité de l’écosystème à compenser les émissions de carbone. Cela pourrait accélérer le réchauffement plutôt que l’atténuer, remettant en cause les hypothèses de certains modèles climatiques.
Un réchauffement précoce est critique
Les chercheurs étudient actuellement les premières étapes du réchauffement du sol pour déterminer ce qui se passe avant une perte significative de nutriments. La transplantation de sols normaux dans des zones chauffées suggère que l’essentiel de l’épuisement des nutriments se produit dès le début, au cours des 5 à 10 premières années de réchauffement. Cette découverte souligne que les effets les plus dommageables se produisent au cours de la phase initiale de l’augmentation de la température, ce qui rend une intervention rapide cruciale.
Une boucle de rétroaction carbone imminente
L’étude met en évidence une sous-estimation potentielle dans les modèles climatiques concernant la contribution de l’azote des sols froids et de la perte de carbone au réchauffement climatique. Les sols arctiques stockent d’énormes quantités de matière organique partiellement décomposée – un énorme réservoir de carbone. Des températures plus chaudes augmentent l’activité microbienne, accélérant la décomposition et libérant davantage de dioxyde de carbone.
L’espoir selon lequel les plantes pousseraient plus vigoureusement dans des conditions plus chaudes et absorberaient cet excès de carbone est désormais remis en question. Au lieu de cela, la thésaurisation microbienne réduit la disponibilité de l’azote, affaiblissant la croissance des plantes et diminuant la capacité de l’écosystème à agir comme puits de carbone. Cela crée une boucle de rétroaction dangereuse : une croissance végétale moindre, des sols plus pauvres et des émissions continues de gaz à effet de serre.
Mises en garde et recherches futures
Bien qu’innovante, l’étude reconnaît ses limites. Les sols chauffés par géothermie ne reflètent peut-être pas parfaitement les schémas de réchauffement climatique, qui incluent une augmentation de la température de l’air, et pas seulement un réchauffement au niveau des racines. De plus, les sols volcaniques islandais diffèrent des paysages arctiques riches en tourbe que l’on trouve en Scandinavie et en Russie. Des recherches plus approfondies dans divers environnements arctiques sont essentielles pour confirmer ces résultats.
Ces résultats soulignent un aspect crucial mais négligé du changement climatique : l’interaction complexe entre les microbes, les plantes et les cycles des nutriments. Ignorer ces dynamiques pourrait conduire à des prévisions climatiques inexactes et à des stratégies d’atténuation inefficaces.
