Comment les écosystèmes influencent-ils le cycle du carbone?

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  • Le 26 octobre 2017

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Une nouvelle étude souligne l’influence des conditions hydrométéorologiques sur la transformation à long terme des écosystèmes et révèle des failles dans les modèles climatiques.

Les variables hydrométéorologiques, comme la quantité de précipitations, la température de l’air et la radiation solaire, influencent l’évolution de la végétation, donc la captation et l’utilisation du gaz carbonique par les arbres. Ce phénomène, qui a des répercussions notables sur les changements climatiques, est pourtant mal compris sur le long terme. Il est de la même façon mal évalué par les modèles climatiques.

Une étude menée par Christoforos Pappas, stagiaire postdoctoral en géographie à l’Université de Montréal, publiée dans Nature Ecology & Evolution, révèle que les écosystèmes auraient en fait une plus grande mémoire qu’on l’imagine.

«Sur une courte échelle de temps (jour, mois, saison), les modèles font des prévisions relativement justes, mais, sur de plus longues périodes de temps, les observations se traduisent par des résultats bien différents des projections», indique le chercheur. Cela s’explique notamment par le fait que les écosystèmes ont une grande mémoire. «Par exemple, si un écosystème est perturbé par une sécheresse, il prendra beaucoup de temps à récupérer, illustre-t-il. Les arbres seront touchés pendant la sécheresse, mais aussi après parce que le manque d’eau aura nui à la production de graines. Il y a par conséquent un effet persistant.»

Bien que cette hypothèse ait déjà été formulée, l’étude de M. Pappas constitue la première quantification du phénomène.

23 lieux étudiés

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont analysé la variabilité hydrométéorologique et celle des différents écosystèmes de 23 lieux dans le monde. Des données ont été étudiées à diverses échelles temporelles comme l’heure, le jour, le mois, l’année et même la décennie pour caractériser les fonctions des écosystèmes.

«C’était la première fois qu’on pouvait mettre en relation toutes ces variables. Cela nous a permis de quantifier la variabilité des écosystèmes sur le long terme et de tester les modèles», mentionne M. Pappas.

Une influence sur le cycle du carbone

Si l’on sait que le cycle du carbone est influencé par le fonctionnement des écosystèmes, on connaît moins les conséquences des processus physiologiques des plantes à de petites échelles de temps, comme la photosynthèse, sur la variabilité à longue échéance des écosystèmes.

«On ne sait pas encore clairement comment les arbres utilisent le carbone séquestré lorsqu’ils vivent un stress comme une sécheresse ou qu’ils manquent de nutriments ou de lumière», dit Christoforos Pappas.

Ainsi, un arbre aura davantage tendance à destiner son carbone à la croissance des racines durant une sécheresse pour mieux absorber l’eau. S’il manque de lumière, il emploiera plutôt son carbone pour sa croissance en hauteur pour tenter d’en capter plus. «Cependant, les modèles climatiques actuels ne prennent pas ces réalités adéquatement en compte», ajoute-t-il.

Vers de meilleures estimations des changements climatiques

Le travail doit donc se poursuivre pour concevoir des modèles plus précis quant à la dynamique du carbone à long terme dans les écosystèmes.

«Mieux prévoir la capture du carbone par les écosystèmes nous permettrait d’améliorer la précision des modèles climatiques à long terme», affirme le chercheur de l’UdeM. Et ainsi de pouvoir mieux comprendre comment les arbres peuvent atténuer les changements climatiques.

«Les arbres et le reste de la végétation captent du carbone et en relâchent, résume-t-il. Toute la biosphère, donc les écosystèmes terrestres, agit sur l’atmosphère, qui elle-même agit sur la biosphère. Si l’on en apprend davantage sur cette dynamique influencée par les conditions hydrométéorologiques, on saura mieux comment le climat en subira les effets.»

 

Martine Letarte
Collaboration spéciale