La vie microbienne marine peut prospérer grâce au carbone noir libéré par les feux de forêt et renforcer le puits de carbone océanique. Les scientifiques soulignent néanmoins que leur rôle de séquestration a ses limites.
L'année dernière, les feux de forêt ont généré plus de 2,1 milliards de tonnes d'émissions de dioxyde de carbone dans le monde. Selon l'EPA, cela équivaut à faire circuler 500 millions de voitures à essence pendant un an. Alors que la saison des feux de forêt se poursuit cet été, plusieurs groupes de recherche s'efforcent désormais de démontrer la capacité d'une petite espèce végétale à compenser certains de ces polluants.
Sur une vue satellite de la planète, des poches d'océan apparaissent un peu plus troubles que les eaux bleues qui les entourent. Ces spirales regorgent de vie végétale microscopique connue sous le nom de phytoplancton, qui produit une grande partie de l'oxygène que nous respirons.

Le phytoplancton, un minuscule organisme vivant à la surface des océans, des estuaires et des rivières du monde entier, est le premier aliment du zooplancton et des petits poissons. Mais en plus de soutenir la chaîne alimentaire, ces organismes presque invisibles ont également une mission majeure : la séquestration du dioxyde de carbone, qui renforce l'effet de puits de carbone océanique. Leur comportement sert de tampon contre les effets du changement climatique naturel et anthropique, réduisant ainsi les niveaux dangereux d'émissions de carbone qui s'accumulent dans l'atmosphère.
Le phytoplancton interagit avec un aérosol appelé carbone noir, une particule sombre et très fine communément appelée suie. Le carbone noir est un polluant libéré par la combustion de combustibles fossiles, de biomasse et de bois. Il est associé à un risque accru d'asthme et à une série de maladies respiratoires, a déclaré Will Barrett, directeur principal de la défense nationale de l'air pur à l'American Lung Association.
Mais le carbone noir a un avantage salvateur : il est riche en fer et en azote, dont certaines espèces de phytoplancton ont désespérément besoin.
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« Ce sont des nutriments dont ils ont besoin, et souvent, ils n’en ont pas assez dans l’océan », explique David Hutchins, professeur de biologie marine et environnementale dont le laboratoire se concentre sur le comportement du phytoplancton. Son équipe a récemment publié un article dans la revue Nature Geoscience qui jette de nouvelles bases sur la façon dont le réchauffement climatique affecte les différentes populations de phytoplancton.
Les grands incendies de forêt peuvent émettre entre 40 et 250 millions de tonnes de carbone noir par an, explique Rodrigo Riera, professeur associé de sciences marines et auteur d’un autre article examinant l’écologie des feux de forêt. Ces émissions peuvent mettre des jours ou des semaines à atteindre un océan voisin. Mais les conséquences de tels incendies peuvent affecter les écosystèmes locaux pendant des mois, comme ce fut le cas lors des gigantesques incendies de forêt australiens de 2019 et 2020 qui ont ravagé 25 millions d’hectares de terres.
C'est dans des situations comme celles-ci que le phytoplancton prospère. Les chercheurs qui ont étudié les incendies de forêt qui ont ravagé la partie nord de la péninsule indochinoise en mars 2019 ont récemment découvert que ces incendies avaient libéré 430 000 tonnes de carbone. Sur cette quantité, 64 tonnes étaient des aérosols de carbone noir qui ont voyagé vers l'est en quelques jours, se sont déposés dans l'océan Pacifique et se sont transformés en fourrage pour le phytoplancton affamé.
Grâce à l’apport suffisant de nutriments provenant du carbone noir, les colonies de phytoplancton se sont développées et ont commencé à capturer davantage d’autres particules de carbone qui ont atteint l’océan. L’étude prédit que de toutes les émissions de dioxyde de carbone libérées par les incendies de forêt de mars, le phytoplancton a aidé l’océan à absorber et à stocker plus de la moitié de cette quantité en la transformant en carbone solide dont il a besoin pour survivre.
Cette étape de stockage est cruciale. Lorsque le phytoplancton meurt, il coule au fond de l’océan avec son carbone.
« C'est un processus que nous appelons la pompe biologique », explique Hutchins, qui n'est pas affilié à l'étude indochinoise. C'est l'un des nombreux moyens par lesquels fonctionne le puits de carbone océanique.
Hutchins et Riera, qui étudient les espèces microbiennes marines indépendamment les unes des autres, ont également observé que les communautés de phytoplancton qui manquaient de fer avant les incendies de forêt prospéraient une fois que le carbone noir est entré en jeu. Alors que la tendance aux incendies de forêt s'intensifie, leurs travaux suggèrent que le phytoplancton compensera une partie de la pollution en s'accrochant aux nutriments de la suie.
C’est un résultat prometteur et un signe que la Terre dispose de systèmes de rétroaction naturels agissant comme des barrières contre le réchauffement dû aux émissions.
Mais le phytoplancton ne peut à lui seul empêcher les effets d'un incendie. Il n'absorbe pas tout le dioxyde de carbone qui tombe dans les eaux, sans parler des autres polluants nocifs rejetés par ces catastrophes.
« Tout ce CO2 libéré détruit le climat », a déclaré Hutchins. Il a ajouté que même si « cette pollution a un effet positif mineur sur le stockage du carbone dans l'océan », ce que les communautés de phytoplancton sont capables de stocker ne suffit tout simplement pas à compenser tous les dégâts causés par un incendie ailleurs.


La quantité de carbone que le phytoplancton peut retenir varie également en fonction de facteurs externes tels que les courants océaniques et la température de l’eau. James Cloern, scientifique émérite de l’US Geological Survey, a déclaré que si certaines populations peuvent prospérer dans les zones les plus chaudes de l’océan, d’autres en souffrent. La productivité du phytoplancton peut même diminuer dans les eaux particulièrement chaudes.
« Certaines zones de l’océan approchent les limites supérieures de température de certains phytoplanctons, des phytoplanctons qui jouent un rôle très important dans la chaîne alimentaire et dans le stockage du carbone », a ajouté Hutchins.
Une fois ces limites supérieures atteintes, les communautés de phytoplancton peuvent mourir, laissant des lacunes dans le cycle biologique de séquestration du carbone.
Une surabondance de nutriments peut également être nocive. Hutchins a déclaré que certains experts préconisent d’épandre délibérément du fer dans l’océan dans l’espoir de stimuler l’activité du phytoplancton. Cependant, cette méthode risque de favoriser la prolifération d’algues toxiques qui tuent les poissons et les herbiers marins, ou d’altérer de manière permanente les écosystèmes marins.
Cloern a également déclaré que la croissance du phytoplancton n'est pas en partie imputable au réchauffement climatique ou aux incendies de forêt. L'activité humaine peut déverser des polluants dans les eaux qu'elle borde. L'activité du phytoplancton varie également en fonction des saisons.
« Quelles que soient les réponses du phytoplancton au réchauffement climatique, elles ne sont pas universelles dans tous les océans du monde », a déclaré Cloern.
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