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Menace sur les écosystèmes désertiques : les pertes d'azote

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Avec le réchauffement du climat, les sols arides perdent leur azote par dégazage selon une étude de l'Université Cornell. Les écosystèmes désertiques devraient donc s'appauvrir en végétation.

Le désert du Mojave, autour de La Vegas, où le phénomène du dégazage de l'azote des sols a été étudié. © Université de Cornell

« Personne n'avait jamais pris en compte jusque-là ce processus de perte d'azote dans un écosystème, explique Jed Sparks, professeur d'écologie et co-auteur de l'article paru dans ScienceCela nous permet de comprendre enfin la dynamique du cycle de l'azote dans les systèmes arides. »

Après l'eau, l'azote est la plus importante contrainte à l'activité biologique dans les écosystèmes désertiques, mais jusqu'à récemment les chercheurs éprouvaient les plus grandes difficultés à comprendre les gains et les pertes du bilan azote des déserts. Jed Sparks et Carmody McCalley, l'auteur principal de l'article, ont démontré que l'azote, sous forme de gaz, se dégageait du sol à des hautes températures. Selon eux, la plupart des modèles climatiques devraient être modifiés pour tenir compte de ce phénomène.

Jed Sparks et Carmody McCalley mettent en garde contre les pertes accrues d'azote que devraient enregistrer les déserts avec l'augmentation de température et les modifications des précipitations causées par le réchauffement climatique. Même dans les scénarios qui prédisent une augmentation des pluies, les pertes d'azote seraient aggravées dans de telles conditions de températures. La végétation des déserts se raréfierait et ceux-ci deviendraient encore moins fertiles qu'ils ne le sont. Ce sont tous les écosystèmes des milieux arides, comme le Sahel, qui souffriraient, et avec eux les populations humaines qui vivent sur ces territoires.

Le trillion ! Le trillion !

Par le passé, les chercheurs s'étaient concentrés sur les mécanismes biologiques réalisés par les microorganismes des couches superficielles du sol, mais les études des chercheurs de Cornell ont révélé que les mécanismes abiotiques jouaient un rôle beaucoup plus important que les mécanismes biotiques. C'est la première fois que des instruments aussi sensibles ont été appliqués à l'étude du sol. L'appareil enregistre des émissions se mesurant en parties par trillion ! (pour rappel, un trillion vaut 1018, soit un milliard de milliards...).

Cliquer pour agrandir. Les deux mécanismes de perte de l’azote du sol : biologique (à gauche) et abiotique (à droite). Le premier fait intervenir des microorganismes qui transforment l’ammoniaque (ion ammonium, NH4+)en azote gazeux (diazote, nitrogen en anglais). Le second fait intervenir les fortes chaleurs, qui rendent les microorganismes inactifs, pour transformer l’azote en composés volatiles (oxydes d’azote et autres). © Zina Deretsky/National Science Foundation

Pour réaliser leurs expériences, les chercheurs ont recouvert de petites zones du désert de Mojave, en Californie, de conteneurs hermétiques pour collecter les gaz émis par le sol. Ces conteneurs sont soumis à une lumière constante pour s'affranchir de l'effet des variations lumineuses. Entre 40 et 50°C, les émissions de gaz d'oxydes d'azote apparaissent rapidement. « Tout lieu chaud et sec, où que ce soit dans le monde, suivra sûrement ce schéma » ajoute Jed Sparks. Or les déserts couvrent 35 à 40% des terres émergées et les oxydes d'azote dégagés favorisent la formation d'ozone troposphérique, à la fois nocif pour la santé des organismes et contributeur de l'effet de serre.

L'importance du dégazage abiotique de l'azote des déserts révélée par les chercheurs de Cornell annonce donc de mauvaise nouvelles pour les écosystèmes, pour les populations de ces milieux désertiques qui dépendent de la fertilité déjà faible des déserts et pour le climat. L'intégration de ce phénomène abiotique du cycle de l'azote, en sus des phénomènes biologiques, dans les modèles climatiques devient donc clairement nécessaire pour affiner les prédictions de l'évolution du climat et de ses impacts.