PEPR FairCN PEACE

Les écosystèmes de hautes latitudes se réchauffent quatre fois plus vite que la moyenne mondiale et les sols affectés par le pergélisol stockent ~1500 Gt de carbone (C) organique. Le changement climatique induit une dégradation du pergélisol (horizon du sol gelé au moins deux années consécutives) et modifie rapidement l’hydrologie des bassins versants nordiques et les communautés végétales. Le changement de végétation Arctique est contrôlé par la teneur en glace, avec des communautés ligneuses se développant sur les plateaux pauvres en glace, et les graminoïdes dans plaines riches en glace. Ces changements dans les communautés végétales vont modifier la stœchiométrie de la litière apportée aux sols et la disponibilité en azote (N) et phosphore (P). La dégradation du pergélisol via la fonte de la glace de sol va modifier les transferts d’eau et de C-N-P. La modification des cycles C-N-P le long du continuum terrestre-aquatique vont réguler le pouvoir de puits ou source de C des écosystèmes Arctiques. Il est essentiel de comprendre comment les changements dans les apports de matières organiques et de N et P vont affecter le cycle du C le long du continuum terrestre-aquatique, pour prédire la rétroaction des écosystèmes affectés par le pergélisol au changement climatique. Le projet PEACE abordera la question suivante : comment la dégradation du pergélisol et les changements de végétation induits par le changement climatique affectent-ils la dynamique et les transferts C-N-P des écosystèmes Arctiques le long du continuum terrestre-aquatique ? Pour ce faire, nous visons à 1) caractériser les différents compartiments du continuum terrestre-aquatique à l’aide d’un suivi et d’un échantillonnage sur le terrain, et à quantifier les flux de C-N-P (dissous, particulaires et gazeux) à l’échelle du bassin versant, et 2) accéder à une compréhension fine des processus impliqués dans l’évolution des cycles de C-N-P avec des changements de température et de composition de la matière organique (MO) de façon expérimentale (mesocosm in-situ et Ecotron), tout en améliorant nos capacités de modélisation. Le consortium déploiera une approche multidisciplinaire (géomorphologie, pédologie, géochimie, hydrologie, climatologie, microbiologie) et s’appuiera directement sur les expériences et les recherches antérieures des membres de l’équipe sur les écosystèmes nordiques. Les plantes, la couche active et le pergélisol seront étudiés dans plusieurs sites Arctiques à partir des échantillons déjà collectés par les membres de l’équipe et leurs partenaires. Les efforts d’échantillonnage, suivi instrumenté et de modélisation les plus intensifs seront menés dans trois observatoires au Canada (Churchill au Manitoba) et en Europe (Zackenberg au Groenland et Abisko en Suède). Ces sites permettent la mutualisation des efforts avec des projets en cours de partenaires français et internationaux. Le projet PEACE est organisé en six groupes de travail (WP). Le WP0 coordonnera l’ensemble du projet. Le WP1 construira une base de données ouverte standardisée de long terme sur le cycle du C-N-P dans le continuum terrestre-aquatique en Arctique. Le WP2 caractérisera la MO des plantes, de la couche active et du pergélisol dans 20 zones représentant la diversité des écosystèmes Arctiques. Le WP3 étudiera de façon expérimentale l’évolution de la décomposition de la MO et la libération et l’immobilisation de N-P dans les sols et les eaux en utilisant des mésocosmes in-situ et des incubations en laboratoire. Le WP4 quantifiera les transferts actuels de C-N-P et caractérisera la MO dissoute et les formes de N-P à haute fréquence dans le continuum terrestre-aquatique. Enfin, le WP5 analysera statistiquement les liens entre les différentes variables mesurées dans les WPs et modélisera l’impact des changements dans la composition de la MO sur les stocks de C dans le but d’inclure ces processus dans des modèles globaux.

Contribution LSCE :  Le LSCE apporte la composante géochimie organique isotopique (13C, 14C) de la caractérisation des matières organiques dissoutes et particulaires des eaux