Le cycle insoupçonné du carbone dans les petits plans d'eau

 

Jean-François Lapierre

Université de Montréal

 

Domaine : environnement

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2019-2020

Les petits plans d'eau (e.g. lacs, milieux humides, tourbières) étaient jusqu'à récemment des joueurs importants, mais insoupçonnés dans le cycle global du carbone. On reconnait depuis environ une décennie que les écosystèmes aquatiques émettent des quantités globalement significatives de gaz à effet de serre vers l'atmosphère et, depuis à peine quelques années, que les petits plans d'eau contribuent à ces émissions de façon disproportionnée par rapport à la surface qu'ils représentent dans un paysage. Mais d'où vient le carbone derrière ces émissions ; émettent-ils du carbone produit ailleurs (e.g. produit par la respiration dans les sols et amenés dans les écosystèmes aquatiques via les eaux souterraines), ou sont-ils d'intenses sites de réactions où le carbone organique de différentes origines est rapidement minéralisé en dioxyde de carbone puis émis vers l'atmosphère ? Les deux scénarios impliquent le transport et la transformation de pools de carbone bien différents en termes d'origine et de réactivité aux processus biologiques et photochimiques, et mènent à des réponses contrastées du rôle changeant des petits plans d'eau au cycle du carbone dans un contexte de changements environnementaux rapides. La recherche proposée vise donc à 1) caractériser la composition chimique et la réactivité biologique et photochimique (i.e. sa facilité à être dégradé en dioxyde de carbone) du carbone organique retrouvé à travers une vaste gamme de petits lacs et milieux humides, à 2) déterminer l'importance relative des processus de transformation dans l'eau comparativement à l'importation de dioxyde de carbone produit dans le milieu terrestre, et 3) à estimer la contribution des petits plans d'eau aux émissions totales de dioxyde de carbone par les écosystèmes aquatiques retrouvés dans deux bassins versants tempérés et boréaux du Québec. La plupart des connaissances sur le cycle aquatique du carbone proviennent d'une poignée d'études sur des systèmes iconiques de l'Amérique du Nord et de l'Europe de l'Ouest, et les schémas conceptuels qui en dérivent s'appliquent mal à l'étude des petits plans d'eau qui sont souvent peu profonds, ont une hydrologie changeante, et ont une grande surface de contact avec les sédiments et le paysage environnant. Les résultats de ce projet permettront donc de mieux quantifier l'importance des petits plans d'eau au cycle du carbone à l'échelle du paysage, et à dresser les bases d'un schéma conceptuel adapté à l'étude de ces milieux hautement dynamiques et réactifs. Ces connaissances fondamentales seront transposables à l'étude des petits plans d'eau dans des régions hautement affectées par la conversion du territoire ou les changements climatiques (e.g. la formation de milieux humides résultant de la fonte du pergélisol), nous permettant de mieux apprécier l'étendue du rôle de ces milieux menacés dans un paysage en changements rapides.