Une nouvelle recherche menée par le Trinity College Dublin, en Irlande, suggère que le sol libère du méthane et de l'oxyde d'azote, des gaz à effet de serre, lorsque l'air présente une concentration élevée de CO2.

Les résultats, publiés dans la revue Nature, sont partiellement financés par une bourse des actions Marie Curie au titre du septième programme-cadre (7e PC).

D'après les chercheurs, on a surestimé la capacité des écosystèmes terrestres à atténuer le réchauffement planétaire. La Terre subit encore les actions de l'homme, principalement en raison des changements au niveau de l'utilisation des sols, de la déforestation et de la combustion des carburants fossiles. Cette activité entraîne l'augmentation des émissions de CO2 dans l'atmosphère, qui, à leur tour, amplifient le réchauffement planétaire. L'augmentation des taux de CO2 favorise la croissance végétale, puisque l'assimilation de carbone par les plantes peut renforcer l'absorption de carbone par le sol ainsi que son stockage Ainsi, jusqu'à récemment, les chercheurs pensaient que les écosystèmes terrestres contribuaient à la réduction des taux atmosphériques de CO2 et ralentissaient le réchauffement. Cette étude révèle que ce n'est pas le cas.

Le forçage radiatif des écosystèmes terrestres n'est pas uniquement déterminé par leur absorption et par la libération de CO2. Les émissions de méthane et d'oxyde d'azote en provenance du sol peuvent également se produire à des concentrations atmosphériques plus faibles que le CO2, mais les ramifications à l'échelle mondiale sont considérablement plus importantes, à savoir 298 fois plus élevées pour l'oxyde d'azote et 25 fois plus pour le méthane.

«Ces informations sur notre atmosphère en évolution signifie que la nature ne suffit pas à ralentir le réchauffement planétaire comme nous le pensions», explique l'auteur principal, le Dr Kees Jan van Groenigen, chercheur au département de botanique de la faculté de sciences naturelles au Trinity College Dublin.

Le Dr van Groenigen et des collègues américains ont rassemblé toutes les recherches publiées jusqu'à présent à partir de 49 expériences réalisées dans des terres agricoles, des marécages, des forêts et des prairies d'Europe, d'Asie et d'Amérique du Nord. Toutes les expériences portaient sur les impacts du taux de CO2 dans l'atmosphère sur la capacité du sol à absorber ou émettre du méthane ou de l'oxyde d'azote.

Par des méta-analyses, les chercheurs ont montré que l'augmentation de CO2 favorisait les émissions d'oxyde d'azote et de méthane; le dioxyde d'azote affecte les sols des hautes terres et le méthane agit sur les rizières et les zones humides naturelles.

«Jusqu'à présent, il n'existait aucun consensus sur le sujet, car les résultats variaient d'une étude à l'autre», explique le professeur Craig Osenberg, de l'université de Floride aux États-Unis, co-auteur de l'étude. «Toutefois, deux schémas principaux ressortent de l'analyse de toutes ces données; premièrement, une augmentation de CO2 a renforcé les émissions d'oxyde d'azote dans tous les écosystèmes, et deuxièmement, dans les rizières et les marécages, le CO2 supplémentaire a forcé les sols à libérer davantage de méthane.» Les marécages et les rizières sont les deux principales sources d'émissions de méthane dans l'atmosphère.

Selon les chercheurs, les organismes microscopiques spécialisés dans ces zones en sont responsables. Tout comme les êtres humains respirent de l'oxygène, ces micro-organismes respirent de l'azote et du CO2, et génèrent du méthane. Étant donné qu'ils n'ont pas besoin d'oxygène, ces organismes se développent lorsque les concentrations atmosphériques de CO2 augmentent.

«Les concentrations élevées de CO2 réduisent l'utilisation de eau des plantes, rendent les sols plus humides, réduisant ainsi la disponibilité de l'oxygène dans le sol, favorisant les micro-organismes», explique le Dr van Groenigen.

Ils se développent grâce à l'augmentation des taux de CO2 qui accélèrent la croissance végétale. Ce surplus de croissance offre aux micro-organismes davantage d'énergie, leur octroyant ainsi un métabolisme plus fort.

L'équipe explique que ce surplus de croissance végétale pourrait contribuer au ralentissement du changement climatique par les écosystèmes. En effet, l'augmentation de CO2 entraîne une croissance végétale accrue, ce qui génère une plus grande absorption de CO2 par la photosynthèse. Mais les chercheurs postulent que le CO2 supplémentaire contribue à la libération d'oxyde d'azote et de méthane dans l'atmosphère par les micro-organismes, ce qui annule toute action des plantes visant à refroidir la planète.

«Il s'agit d'un déséquilibre écologique: proportionnellement à l'absorption végétale accrue de CO2, les microbes émettent des gaz à effet de serre puissant», explique le professeur Bruce Hungate de la Northern Arizona University, aux États-Unis, co-auteur de l'étude. «Ce déséquilibre microbien n'est que partiel, et réduit l'action de refroidissement végétal de 20%.»

Les chercheurs font toutefois remarquer qu'il s'agit d'une surprise écologique; les modèles climatiques prendront désormais en compte ce facteur à l'avenir. «En négligeant le rôle important de ces deux gaz à effet de serre, les études antérieures auraient surestimé le potentiel des écosystèmes à atténuer l'effet de serre», conclut le Dr van Groenigen.