Grassures subarctiques du sud-ouest de l’Islande. Crédit: projet Socrate.
Une étude dirigée par l’UAB et le CRENS montre que la perte d’azote du sol arctique prive non seulement les plantes d’un nutriment vital mais contribue également, proportionnellement et irréversiblement, à une augmentation des émissions de CO2. L’étude a été menée dans des prairies subarctiques en Islande, sur un site où les gradients géothermiques naturels simulent les effets que le réchauffement du sol aura sur les écosystèmes les plus froids de la planète. Une nouvelle expédition d’échantillonnage est prévue pour cet été.
La moitié du carbone du monde est stockée dans les sols congelés des régions arctiques et subarctiques, couvrant des territoires tels que le Groenland, le Canada, l’Alaska, la Scandinavie et l’Islande. Les scientifiques étaient déjà conscients que les micro-organismes vivant dans ces écosystèmes sont devenus plus actifs en raison de la hausse des températures, consommant plus de carbone et la libérant dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone (CO₂).
Cependant, l’étude publiée récemment dans la revue Global Change Biology, dirigée par la chercheuse Sara Marañón, la chercheuse de CRAF et Universitat Autònoma de Barcelone (UAB), a révélé que le réchauffement épuise également l’azote dans les sols.
L’azote est un nutriment essentiel pour les plantes: sans assez, ils poussent moins, absorbent moins de co₂ et ne sont pas en mesure de compenser les émissions de carbone du sol, conduisant à une augmentation imprévue et irréversible de l’équilibre global. Plus précisément, pour chaque degré Celsius de réchauffement, entre 1,7% et 2,6% de l’azote dans le sol, résultant, selon les données de l’étude, dans une perte proportionnelle de carbone (sous forme de co₂) dans l’atmosphère.
L’équipe derrière l’étude a fait cette découverte à travers une expérience d’une décennie menée en Islande, un laboratoire naturel où l’activité géothermique produit des températures du sol allant de 0,5 ° C à 40 ° C au-dessus de la température ambiante, permettant une observation directe de la façon dont la chaleur affecte les sols à haute latitude.
“Nous savions déjà que le changement climatique provoquait que les sols de l’Arctique libèrent plus de co₂, mais nous avons pensé qu’au moins certaines des émissions seraient compensées par la croissance des plantes, ce qui augmente légèrement avec le réchauffement”, explique Marañón. “Mais notre étude montre que ce n’est pas le cas. L’azote est perdu et la fertilité du sol diminue, empêchant les écosystèmes de l’Arctique de compenser les émissions de co₂ microbiennes.”
Dans des circonstances normales, explique Marañón, les micro-organismes sont plus actifs au printemps et en été. Ils consomment de l’azote et le transforment en ammonium et en nitrates, composés que les plantes prennent la nourriture. Mais le réchauffement affecte la synchronie du processus: les micro-organismes deviennent actifs en hiver, lorsque les plantes sont encore inactives en raison d’un manque de lumière et n’ont pas encore besoin des nutriments que fournissent les micro-organismes, ce qui entraîne la demande de dépistage de l’approvisionnement.
Le résultat est que l’azote transformé n’est pas utilisé et est perdu. Une partie peut filtrer dans les eaux souterraines sous forme de nitrates et contaminer les systèmes aquatiques; Une autre partie peut être libérée sous forme d’oxyde nitreux (N₂O), un gaz à effet de serre presque 300 fois plus puissant que le CO₂. Cela, avertit Marañón, est “un cocktail dangereux”.
De plus, l’équipe a constaté que des températures plus élevées diminuent la capacité du sol à conserver l’azote. Un facteur est que le réchauffement réduit non seulement la quantité et la taille des micro-organismes, mais aussi la quantité de racines fines – les magasins d’azote naturel – il y a donc “de moins en moins de réserves disponibles”, comme le note Marañón.
Les résultats de l’étude montrent que les plus grandes pertes d’azote se produisent pendant la période de la fonte des neiges, lorsque le magasin naturel du sol de l’élément est le plus complet, mais les plantes n’ont pas encore suffisamment grandi pour l’absorber.
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Islande: un laboratoire naturel
L’étude a consisté à prendre des échantillons dans une zone de prairies sous-arctiques dans le sud-ouest de l’Islande, près du village de Hveragerði, où un tremblement de terre a produit des gradients géothermiques naturels qui chauffent le sol à des températures variables sans modifier d’autres facteurs (par exemple, la lumière, les minéraux du sol, les précipitations, le vent, etc.). Ce trait spécial fait de l’emplacement un laboratoire naturel idéal pour mener des recherches sur la façon dont le réchauffement du sol affectera les écosystèmes froids de la planète.
Pour mieux comprendre où et quand une perte d’azote se produit, l’équipe a utilisé des acides aminés d’algues marqués avec un isotope lourd d’azote (azote-15) qui agit comme un traceur, ce qui permet de suivre le chemin du nutriment à travers l’écosystème.
Ils ont injecté le mélange d’acides aminés dans le sol et, des semaines plus tard, ont analysé la distribution de l’isotope dans une gamme de composants (végétation hors sol, litière de feuilles, racines grossières et rhizomes, racines fines, biomasse microbienne et sol lui-même) le long des gradients de température. Ils ont mesuré les différents paramètres impliqués à quatre dates, dans des conditions saisonnières contrastées.
L’équipe organise une nouvelle expédition d’échantillonnage en août pour continuer à étudier comment le changement climatique affecte les sols à haute latitude dans le cadre du projet Socrate.
Dirigée par CREAF et l’UAB, l’étude a également impliqué le chercheur du CSIC basé sur CRRAF, Josep Peñuelas, ainsi que des chercheurs d’institutions internationales, notamment l’Université de Vienne, l’Université d’Anvers et l’Université agricole d’Islande.
Plus d’informations:
Sara Marañón – Jiménez et al, le réchauffement s’affaiblit les voies de stabilisation de l’azote du sol entraînant des pertes proportionnelles de carbone dans les écosystèmes sous-arctiques, Global Change Biology (2025). Doi: 10.1111 / gcb.70309
Fourni par l’Université autonome de Barcelone
Citation: Le réchauffement épuise les magasins d’azote du sol arctique, augmentant irréversiblement les émissions de CO₂ (2025, 2 juillet) récupérées le 2 juillet 2025 de https://phys.org/news/2025-07-depletes-arctic-soil-nitrogen-irreverse
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