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Posté par Michel le Mercredi 07/07/2010 à 00:00
Le cycle du carbone à travers les écosystèmes terrestres
De nouvelles données sur la photosynthèse et la respiration permettront d'améliorer les modèles. Deux récentes études internationales devraient changer la façon dont les scientifiques considèrent la relation cruciale qui existe entre le climat de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande...) et le cycle du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.). Les scientifiques ont abordé la rapidité de la photosynthèse et de la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet de dioxyde de carbone, CO2, appelé parfois de façon impropre...) de la planète, c'est-à-dire les va-et-vient du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme...) carbonique avec l'atmosphère, et ils indiquent que leurs résultats serviront à mettre à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons...) et à améliorer les modèles traditionnels qui impliquent le carbone et le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...). Les deux études ont été publiées en ligne par la revue Science sur le site de Science Express le lundi 5 juillet.

Christian Beer de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) Max Planck de Biogéochimie à Jena, en Allemagne, avec ses collègues de 10 autres pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines...) dans le monde (Le mot monde peut désigner :), ont d'abord considéré la Production primaire brute de la Terre (PPP) qui représente la quantité totale de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique...) que les plantes terrestres absorbent chaque année par la photosynthèse. Une nouvelle association d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) et de modélisations leur a permis d'estimer à 123 milliards de tonnes la quantité totale de gaz carbonique absorbée par les plantes terrestres chaque année.

Ensuite, Miguel Mahecha, également de l'Institut Max Planck de Biogéochimie, et une équipe internationale de chercheurs, ont mis un terme à un long débat sur les effets des variations à court terme de la température de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il...) sur la respiration des écosystèmes, autrement dit le rejet de gaz carbonique dans l'atmosphère par la Terre. Ils montrent que la sensibilité de la respiration des écosystèmes à ces variations est similaire sur toute la planète. Les chercheurs suggèrent aussi que d'autres facteurs que la température, tels que les lentes transformations du carbone dans les sols et la présence d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), jouent un rôle déterminant dans l'équilibre à long terme en carbone des écosystèmes.

L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) de ces résultats apporte un nouvel éclairage sur le cycle global du carbone provenant de l'atmosphère ou y retournant, et sur la manière dont ces phénomènes se combinent avec le climat en constant changement de notre planète. Les chercheurs ont étudié une foule de données sur le climat et le carbone du monde entier et notent que leurs résultats devraient permettre d'améliorer la validité des modèles prédictifs, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en aidant à résoudre la manière dont le changement climatique peut affecter à l'avenir le cycle du carbone et notre planète.

« La compréhension des facteurs déterminant le PPP des divers écosystèmes terrestres est importante parce que nous, les humains, nous servons de nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de services apportés par les écosystèmes tels que le bois, les fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) ou la nourriture » relève Beer. « De plus, cette compréhension est importante dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de...) du changement climatique qui résulte des émissions de gaz carbonique issus de la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) des énergies fossiles car la végétation module fortement les échanges de gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans le cas...), d'eau et de dioxyde de carbone entre les sols et l'atmosphère... »

Dans leur article, Beer et ses collègues ont rassemblé une grande quantité de données issues de FLUXNET, une initiative internationale lancée il y a plus de 10 ans pour suivre les échanges de carbone entre les écosystèmes terrestres et l'atmosphère. Celle-ci comprenait des mesures à distance et des données climatiques du monde entier qui ont été réunies pour calculer la distribution spatiale de la PPP moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient...) annuelle entre 1998 et 2006.

Les chercheurs soulignent le fait que l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique....) de gaz carbonique est plus prononcée dans les forêts tropicales de la planète, responsables de 34 pour cent de l'absorption du gaz de l'atmosphère. Les savanes sont ensuite responsables de 26 pour cent de l'absorption globale, bien que les chercheurs notent qu'elles occupent deux fois plus de surfaces que les forêts tropicales.

Les précipitations jouent aussi un rôle significatif dans l'absorption primaire globale de gaz carbonique ont également découvert les chercheurs. Ils suggèrent que les pluies ont une influence non négligeable sur la quantité de carbone que les plantes utilisent pour la photosynthèse sur plus de 40 pour cent de la couverture végétale, ce qui marque l'importance de l'eau pour la sécurité alimentaire. Selon cette étude, les modèles climatiques présentent souvent de grandes variations, certains surestimant l'influence des pluies sur l'absorption de gaz carbonique par la planète.

« Nous avons franchi une étape avec ce travail qui utilise beaucoup de données de FLUXNET, en plus des mesures à distance et d'une réanalyse du climat » dit Beer. « Avec notre estimation du PPP global, nous pouvons faire deux choses, comparer nos résultats avec les modèles des phénomènes [des systèmes terrestres] et pousser plus loin l'analyse de la corrélation entre PPP et climat. »

Dans la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure...) étude, Mahecha et son équipe de chercheurs se sont aussi appuyés sur la collaboration globale engagée au travers du réseau FLUXNET pour leur étude de la sensibilité des écosystèmes à la température de l'air. Après avoir compilé et analysé les données de 60 sites différents de FLUXNET, les chercheurs ont trouvé que la sensibilité respiratoire à la température des écosystèmes terrestres, mentionnée d'habitude sous le terme Q10, est en fait très stable, et que la valeur de Q10 est indépendante de la température locale moyenne et des conditions spécifiques des écosystèmes.

Pendant des années, les spécialistes ont débattu de l'effet que pouvait avoir la température de l'air sur la respiration du globe ou l'ensemble des processus métaboliques des organismes dégageant du gaz carbonique dans l'atmosphère terrestre. La plupart des études empiriques laissaient penser que cette respiration des écosystèmes de la planète était très sensible à la température, contrairement à ce que suggéraient la majorité des modèles prédictifs. Des scientifiques avançaient que les températures de l'air pouvaient augmenter en raison de la présence du gaz carbonique issu de la combustion des énergies fossiles. Les nouveaux résultats indiquent cependant que la sensibilité à la température du rejet naturel de gaz carbonique par les écosystèmes a été surestimée et devrait être réévaluée.

Cette dernière étude, en mettant fin à la controverse, montre que les précédentes études sur le terrain n'avaient pas réussi à discerner des phénomènes se produisant sur des échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) différentes. Mahecha et son équipe ont abordé 60 écosystèmes différents sur exactement la même échelle de temps pour arriver à définir une moyenne globale du Q10 de 1,4. Leur nouvelle valeur standard pour la sensibilité des divers écosystèmes à la température de l'air suggère une rétroaction à court terme du carbone sur le climat moindre que ce que l'on estimait.

« Le résultat clé de notre étude est que la sensibilité court terme de la respiration des écosystèmes aux variations de la température de l'air converge vers une seule valeur globale » précise Mahecha. « Contrairement aux précédentes études, nous montrons que cette sensibilité semble indépendante des facteurs externes et constante à travers les écosystèmes. En d'autres termes, nous avons trouvé une relation générale entre les variations de température et la respiration des écosystèmes... Nos résultats permettent ainsi de réconcilier les contradictions apparentes entre études de terrain et modélisations. »

A l'avenir, ces deux études devraient aider à faire de meilleures prédictions sur la manière dont le réchauffement climatique affectera les échanges de carbone entre les écosystèmes et vice-versa. Elles fourniront aux scientifiques des outils importants pour mieux comprendre les écosystèmes mondiaux et comment ils continueront d'être influencés et modifiés par notre espèce.

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Source: Science, AAAS & EurekAlert