ENVIRONNEMENT - La toundra pourrait devenir une source d'émission de carbone

La toundra est un puits phénoménal de carbone… Du moins elle l’était. Aujourd’hui, sa capacité de stockage est sérieusement endommagée, en raison de l’augmentation de la température : les organismes vivants larguent de plus en plus de CO2 dans l’atmosphère alors que le mécanisme de capture par photosynthèse est mis à mal à un certain seuil.


La toundra désigne la végétation circumpolaire. Elle couvre 8 % des terres de la planète, et joue un grand rôle dans le cycle du carbone.

La toundra renferme au moins deux fois plus de carbone que la totalité de l’atmosphère. Elle caractérise l’immense surface végétale entourant les pôles, et représente plus de 8 % des terres émergées de notre planète. Aujourd’hui, la toundra est l’un des principaux puits de carbone, sa végétation stockant en effet une grande quantité du composé par la photosynthèse. Il se pourrait bien qu’à l’avenir ce puits devienne une source d’émission.

Avec le changement climatique, la végétation et les organismes vivants pourraient bien émettre plus de carbone, sous forme de dioxyde de carbone ou de méthane, qu’ils ne pourraient en stocker. Depuis plus de dix ans maintenant, des chercheurs basés à la station de recherche Zackenberg dans le nord du Groenland évaluent le bilan carbone de toute la toundra de l’hémisphère nord. Dans une étude publiée dans les Journal of Geophysical Research, l’équipe menée par Magnus Lund met en évidence que le largage de CO2 issus des organismes vivants augmente à mesure que la température croît.

Pour établir le bilan de carbone de la toundra, les scientifiques ont étudié deux critères : le taux de carbone émis sous forme de CO2 en respirant, et le taux stocké par les plantes via la photosynthèse. À partir de ces deux critères, il est possible de déterminer si la toundra est plutôt une source ou un puits de carbone. L’étude montre que le rejet annuel de CO2 dû à la respiration animale augmente de façon linéaire avec la température. Par ailleurs, la capacité de stockage de carbone liée à la photosynthèse diminue à mesure que la température grimpe. Il apparaît que ce stockage cesse lorsque la température dépasse 7 °C.


La station de recherche Zackenberg, dans le nord du Groenland, a été créée en 1995. Elle est devenue l'une des meilleures plateformes pour la recherche et la surveillance dans l'Arctique, grâce à des programmes de surveillance en cours. Les bâtiments de Zackenberg appartiennent au gouvernement autonome du Groenland, alors que l'exploitation et la maintenance sont assurées par l'université d'Aarhus (Danemark).

Le méthane au cœur des études de la station Zackenberg.

Ces dernières années, ce seuil de température a été atteint à plusieurs reprises, mais ce n’est pas seulement le rejet du dioxyde de carbone qui inquiète. La toundra repose sur le pergélisol, dont la quantité de glace diminue avec l’augmentation de la température. L’équipe montre que le rejet de méthane est étroitement lié à la quantité d’eau présente dans le milieu. Plus il y a d’eau, plus il y a de méthane émis. A contrario, moins il y a d’eau, plus l’oxygène présent sert à la formation du dioxyde de carbone.

En somme, les régions qui s’assèchent donnent lieu à une augmentation des émissions de CO2, et les régions qui s’humidifient entraînent une augmentation des émissions de méthane. Ce gaz a un effet de serre 20 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, mais son cycle est complexe, et est au cœur des recherches de la station Zackenberg. En 2007, l’équipe avait découvert qu’à l’automne, lorsque la toundra gelait, d’énormes quantités de méthane étaient larguées dans l’atmosphère. Ainsi, les émissions annuelles de méthane ont dû être doublées dans le calcul du bilan.

Aujourd’hui, de plus en plus de stations de mesure sont installées à travers la toundra pour améliorer la précision de ce bilan. L’équipe de Magnus Lund cherche maintenant à établir comment le méthane se forme à l’automne, et si le carbone qu’il utilise est plutôt du carbone récent, ou au contraire du carbone stocké dans le sol depuis longtemps.