La bombe méthane explosera-t-elle?

Un article de Valérie Levée, journaliste scientifique

Avec les changements climatiques et le dégel du pergélisol, les tourbières sont souvent considérées comme une « bombe méthane » (Miner et al, 2022). C’est oublier que les changements climatiques se traduisent aussi par un verdissement de l’Arctique et une augmentation de la captation du CO2 par la photosynthèse. Le bilan ne conduit peut-être pas à la bombe méthane anticipée. Explications avec Michelle Garneau, professeure au Département de géographie à l’Université du Québec à Montréal.

Si les forêts sont de vastes puits de carbone, il ne faut pas oublier les tourbières. Sur la planète, celles-ci totalisent en effet une accumulation d’environ 560 gigatonnes de carbone (Hugelius et al, 2020) contre 595 pour les forêts (Pan et al, 2011) et cette accumulation est majoritairement due aux tourbières nordiques. Au fil des ans, Michelle Garneau et son équipe ont parcouru les tourbières du Canada pour documenter la dynamique d’accumulation du carbone et une étude en cours suggère que les tourbières des hautes latitudes auraient accumulé entre 5 et 8 gigatonnes de carbone au cours des 100 dernières années. 

Entre photosynthèse et décomposition
Dans les tourbières, ce sont principalement les sphaignes qui accumulent le carbone et cette accumulation est le résultat de deux phénomènes antagonistes : l’absorption du CO2 par la photosynthèse et l’émission de CO2 et de méthane par la décomposition de la matière organique. Or sous la surface, les conditions humides, acides et anoxiques empêchent la décomposition des débris de sphaigne.

« L’accumulation de la matière organique est plus importante que la décomposition et c’est pour ça que les tourbières sont des puits nets de carbone », décrit Michelle Garneau.

Mais les changements climatiques pourraient modifier le résultat de l’équation car le dégel du pergélisol et la formation de mares thermokarstiques favorisent la décomposition de la matière organique. La balance des échanges gazeux pourrait pencher en faveur des émissions et fait craindre la bombe méthane.

« Beaucoup d’études se sont concentrées sur les émissions de méthane des mares de thermokarst, mais on n’a pas regardé les superficies terrestres adjacentes aux mares. On ne connait donc pas le bilan net de ces tourbières en changement », constate Michelle Garneau.

Or ses travaux montrent qu’à proximité des mares ou dans les anciennes mares peu profondes, les surfaces verdissent et accumulent plus de carbone.

Un regain d’activité photosynthétique
Les images aériennes le montrent : les tourbières verdissent. Le sol gelé, sec et majoritairement couvert de lichens tend à se faire coloniser par des parterres de sphaignes qui prennent de l’expansion verticalement et horizontalement. Pour évaluer l’importance de cette accumulation en  profondeur, l’équipe de Michelle Garneau a prélevé des carottes dans le sol des tourbières et les a analysées cm par cm. Les échantillons ont été datés au C14 et au Pb210 et scrutés au microscope pour identifier les restes végétaux. « À environ 20 cm sous la surface, on a identifié des aiguilles et des graines de conifères dans une tourbe ligneuse très décomposée au-dessus de laquelle s’est accumulée la sphaigne depuis 1990 environ. Cela veut dire qu'il y a eu un changement hydrologique pour permettre la croissance des bryophytes », décrit Michelle Garneau. Les scientifiques disposent justement d’un indicateur pour estimer le niveau d’eau dans une tourbière : les Thécamoebiens. Il s’agit d’amibes sensibles aux conditions hydriques et pourvues d’une coque siliceuse qui résiste à la décomposition et qui permet de les identifier. « Les différents genres occupent des niches écologiques particulières selon la hauteur du niveau d’eau. Dans chaque tranche de carotte, on peut reconstituer le niveau de la nappe phréatique à une période de temps donnée », explique Michelle Garneau. Les Thécamoebiens observés dans la carotte étudiée par son équipe (Lamarre et al, 2012) indiquent bien une variation du contenu en eau qui correspond aussi au changement de végétation. Cette transition des conifères vers la sphaigne s’est traduite par une augmentation du taux d’accumulation de la matière organique. L’accumulation de sphaignes sur une période de 30 ans représente une épaisseur de 12 cm dans la carotte alors que l’accumulation de débris ligneux de conifères sur une période de 120 ans entre 1990 et 1870 ne représente que 7 cm. « L’accumulation récente va se compacter et se décomposer partiellement, reconnait Michelle Garneau, mais la croissance année après année est plus grande qu’elle l’était jadis ». Les mesures du contenu en carbone en témoignent : 170 g/m2/an dans les sections de sphaignes et 23,6 g/m2/an dans les sections de restes ligneux.
Il y a donc une accumulation verticale de la sphaigne qui se concrétise par une augmentation de l’accumulation de carbone dans les tourbières.

De quel côté penchera la balance?
Il est vrai que le dégel du pergélisol augmente la décomposition de la matière organique dans les mares thermokarstiques et entraine des émissions de méthane. Mais les changements climatiques ont aussi pour effet d’allonger la saison de croissance, de permettre la colonisation par la sphaigne, ce qui se traduit par une augmentation de l’accumulation du carbone dans les tourbières. Les résultats des recherches ne confirment pas encore de quel côté penchera l’équation entre décomposition et l’accumulation et si la bombe méthane explosera ou pas. C’est une équation que Michelle Garneau tentera de résoudre dans sa nouvelle collaboration avec Pascale Roy-Léveillé, titulaire de la nouvelle Chaire Sentinelle Nord Nunavik sur le pergélisol.

Chercheuse citée dans l'article

Pour aller plus loin

Hugelius, G., Loisel, J., Chadburn, S. et Yu, Z. (2020). Large stocks of peatland carbon and nitrogen are vulnerable to permafrost thaw. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117, 20438-20446
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1916387117

Lamarre, A., Garneau, M., et Asnong, H. (2012). Holocene paleohydrological reconstruction and carbon accumulation of a permafrost peatland using testate amoeba and macrofossil analyses, Kuujjuarapik, subarctic Québec, Canada. Review of Palaeobotany and Palynology, 186, 131-141.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034666712001091

Miner, K.R., Turetsky, M.R., Malina, E., Bartsch, A., Tamminen, J., McGuire, A.D., Fix, A., Sweeney, C., Elder, C.D. et Miller, C.E. (2022). Permafrost carbon emissions in a changing Arctic. Nature Reviews Earth & Environment, 3, 55-67 
https://doi.org/10.1038/s43017-021-00230-3

Pan, Y., Birdsey, R.A., Fang, J., Houghton, R, Kauppi, P.E., Kurz, W.E., Phillips, O.L, Shvidenko, A., Lewis, S.L., [+ 9 authors], et Hayes D. (2011). A large and persistent carbon sink in the world’s forests. Science 333, 988-993
https://www.science.org/doi/10.1126/science.1201609

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