Cela complique leur rôle de puits de carbone à mesure que les températures augmentent et que le niveau de la mer monte.
Les marais salés, excellents réservoirs de carbone, sont des écosystèmes vivants avec de la végétation et des organismes microscopiques qui vivent, respirent, font caca et meurent dans la vase des marais.
« C’est un endroit où vous pourriez en avoir pour votre argent, si vous voulez, si vous êtes intéressé à essayer d’investir des ressources dans la séquestration du carbone à l’aide de systèmes biologiques », a déclaré Serena Moseman-Valtierra, professeure agrégée de biologie. sciences à l’Université de Rhode Island.
Pourtant, à mesure que les températures augmentent, les marais situés aux altitudes les plus basses peuvent également être d’importants émetteurs de carbone. Cette relation compliquée entre la température et la respiration du carbone a été mesurée dans une nouvelle étude du Marine Biological Laboratory de Woods Hole, Massachusetts.
Avec chaque augmentation saisonnière de la température enregistrée sur une période de 16 mois, les chercheurs ont trouvé plus de dioxyde de carbone émis par le bas marais (zones qui connaissent des marées deux fois par jour) que les zones du marais à plus haute altitude (une zone rarement couverte par les marées) , même si ces marais étaient encore des puits nets de carbone. Les résultats de cette étude ajoutent à la compréhension des scientifiques de l’impact de la hausse des températures sur le cycle du carbone dans les zones humides à marée, qui sont sous-étudiées par rapport aux forêts et aux écosystèmes terrestres. Cela suggère également que les avantages des puits de carbone des marais peuvent être compromis par le réchauffement des températures.
De nombreux facteurs influencent le taux de stockage du carbone dans les marais : l’élévation du niveau de la mer, la température et la disponibilité de l’azote dans le sol, ainsi que le comportement des animaux et la croissance des plantes. Ces processus contrôlent l’élévation des marais salés par rapport au niveau de la mer, a déclaré Kevin Kroeger, co-auteur de l’étude et chimiste de recherche superviseur au Woods Hole Coastal and Marine Science Center de l’US Geological Survey. Et si les marais ne sont pas capables de maintenir une élévation proportionnelle au niveau de la mer, alors la végétation mourra, a-t-il déclaré.
L’équipe de recherche voulait comprendre le devenir du carbone dans le marais salé en mesurant les taux de respiration en réponse au réchauffement des températures. Les plantes des marais et les bactéries du sol, comme les humains, émettent du dioxyde de carbone et parfois du méthane lorsqu’elles se décomposent. « Il s’avère que la respiration est assez difficile à mesurer dans ces écosystèmes », a déclaré Kroeger.
Pour ce projet, des scientifiques du laboratoire de biologie marine à but non lucratif, basé à Woods Hole, et du centre scientifique côtier de l’USGS ont étudié le marais de Sage Lot Pond à Falmouth, à proximité, qui fait partie de la réserve nationale de recherche estuarienne de Waquoit Bay. Ils ont capturé les émissions de dioxyde de carbone avec des chambres en plastique transparentes et étanches aux gaz placées sur la surface du marais. La chambre était reliée à une machine qui mesure le dioxyde de carbone, le méthane et la température toutes les secondes. Ils ont également mesuré les données de température toutes les cinq minutes pendant un an et demi pour calculer le flux annuel de dioxyde de carbone.
L’étendue saisonnière des données était importante pour mesurer les grands changements de température. Mais cela a posé des défis pour le travail sur le terrain. Joanna Carey, auteur principal de l’étude et professeur agrégé de sciences de la terre et de l’environnement au Babson College dans le Massachusetts, a déclaré que les machines à chambre à gaz étaient lourdes à transporter dans le marais. « L’hiver 2015 a été rude en Nouvelle-Angleterre », a déclaré Carey. « Et le marais était totalement recouvert de neige et de glace, et je ne pouvais pas faire rouler le chariot là-bas. »
Carey a mesuré le flux vertical de carbone des plantes et des bactéries dans l’atmosphère. Cependant, les données ont également montré qu’une majorité de la respiration envoie du dioxyde de carbone latéralement vers la mer. Les racines des plantes des marais et les bactéries du sol respirent parfois directement dans l’eau de mer plutôt que dans l’atmosphère, en particulier dans ces marais à marée souvent recouverts d’eau.
« Il s’avère que dans ces écosystèmes, nous ne pouvons pas simplement mesurer la respiration d’en haut… mesurer la respiration de manière exhaustive », a déclaré Kroeger. « Il y a toujours une partie inconnue qui finit par se dissoudre dans l’eau et qui finit par s’écouler latéralement. »
L’océan peut être un puits de carbone important. Mais pendant combien de temps et combien de carbone peut être stocké est encore inconnue. La prochaine étape de la recherche consiste à déterminer le sort de ce carbone exporté, à la fois dans l’océan et dans l’atmosphère, a déclaré Carey.
Une autre question à laquelle il faut répondre est de savoir si ces résultats se maintiennent ailleurs dans les marais. Chaque marais est unique par son régime de marée, son altitude et son climat. « Vous devez toujours être prudent en extrapolant quelque chose d’un site à n’importe où », a déclaré Carey.
Il se pourrait que les organismes et la végétation spécifiques au site de recherche réagissent différemment à la température. Les racines de la spartine, l’herbe dominante des bas marais de l’étang Sage Lot, fixent le carbone et le stockent dans le sol. La spartine est une espèce omniprésente dans l’Atlantique, la côte du Golfe et même l’Europe.
Si ces données sont représentatives d’autres espèces de spartine, cela pourrait avoir de vastes implications, a déclaré Moseman-Valtierra, qui n’a pas participé à cette étude. Elle est une ancienne chercheuse postdoctorale pour Kroeger, mais dirige maintenant son propre laboratoire qui étudie l’impact des actions humaines sur le cycle de l’azote dans les écosystèmes des marais salés.
Une autre étude publiée en mars 2022 a trouvé une relation quelque peu différente entre la température et la respiration des marais. Des chercheurs du Maryland ont enregistré qu’en réchauffant artificiellement un marais d’environ 2 degrés Celsius, il y avait une augmentation de l’accumulation de carbone de la zone des bas marais, jusqu’à un certain point.
Mais passé une certaine température, le bas marais a commencé à perdre ses propriétés bénéfiques de stockage du carbone. Ces deux études soulignent la nature vivante des marais salés, qui sont aussi uniques et instables qu’un seul organisme. Il est nécessaire de poursuivre les recherches pour comprendre comment les options naturelles de séquestration du carbone, comme les zones humides à marée, seront affectées par le changement climatique.
Ceci est particulièrement important, car à mesure que le niveau de la mer monte, les habitats de bas marais s’étendent dans des zones autrefois de hauts marais. Au cours des 30 dernières années, plus de 190 acres d’habitat de haut marais sur le Cape Cod National Seashore ont été perdus au profit de la végétation de bas marais en raison de la montée des mers. Cette tendance est bénéfique pour la séquestration potentielle du carbone.
Pourtant, si la relation entre la respiration des marais et la température se maintient dans d’autres marais bas, elle pourrait alors accélérer le changement climatique en libérant davantage de gaz à effet de serre qui entraînent davantage les températures. « C’est définitivement un signe avant-coureur que c’est quelque chose qui doit être exploré plus avant », a déclaré Moseman-Valtierra.