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H2020

EMoGrIS — Résultat en bref

Project ID: 657533
Financé au titre de: H2020-EU.1.3.2.
Pays: République tchèque
Domaine: Recherche fondamentale, Environnement

L’impact du changement climatique sur l’écosystème des calottes glaciaires dominées par les microbes

Les glaciers et calottes glaciaires abritent des écosystèmes uniques très vulnérables au changement climatique. Cependant, il est presque impossible de prédire les changements futurs de ces écosystèmes sans modèles mathématiques.
L’impact du changement climatique sur l’écosystème des calottes glaciaires dominées par les microbes
Le projet EMoGrIS, financé par l’UE, a fourni un cadre théorique de l’écosystème supraglaciaire (surface de glaciers) dominé par les microbes de la calotte glaciaire du Groenland (GrIS) et a développé un outil de prédiction des changements à venir pour cet écosystème. Il a également établi le GrIS comme écosystème modèle pour l’étude de la biogéographie microbienne et des modèles de biodiversité.

Le réchauffement climatique modifie la calotte glaciaire

L’écosystème supraglaciaire du GrIS comprend la couche supérieure de glace, en contact avec l’atmosphère et recevant le rayonnement solaire et le dépôt de poussières, d’aérosols et d’inoculums microbiens de l’atmosphère. Le GrIS comprend des écosystèmes distincts comme la neige fondue, la glace nue et les débris de surface (cryoconite), qui abritent une activité biologique importante et des communautés microbiennes diverses.

De plus, les micro-organismes supraglaciaires recyclent du carbone et des nutriments, et peuvent également affecter le comportement physique de la calotte glaciaire en augmentant la masse fondue par abaissement de la réflectivité de surface de la glace. «L’écosystème supraglaciaire GrIS peut avoir un impact important sur les écosystèmes terrestres et marins voisins via l’exportation de cellules vivantes, de carbone organique et d’autres nutriments, et évolue rapidement en raison du réchauffement climatique», avertit le Dr Marek Stibal.

Pour mieux comprendre ces processus, un modèle conceptuel de l’écosystème de surface GrIS a été créé, intégrant la formulation, la vérification et la validation mathématiques, ainsi que des simulations de scénarios climatiques à venir. Une stratégie d’échantillonnage a également été conçue pour tester des hypothèses écologiques pertinentes comme la relation entre diversité et productivité.

Le modèle révèle ce que nous ne savons pas

Le modèle est un modèle d’écosystème basé sur des processus (il résout des processus, comme les taux de flux de carbone, sur une longue période) de traitement du carbone organique. L’objectif était de simuler les processus du cycle du carbone à la surface du GrIS en appliquant du carbone organique dissous et particulaire et de la biomasse auto- et hétéro-trophique ainsi que des variables telles que le dépôt atmosphérique, le balayage des eaux de fonte, la production primaire et la respiration.

Le modèle a également été testé en appliquant des données météorologiques (température de surface, masse fondue, rayonnement incident). En modifiant ces facteurs, les scientifiques peuvent modifier les résultats du modèle, ce qui permet des simulations de climats futurs avec des températures de surface plus élevées et des saisons de fonte plus longues qui peuvent être utilisées pour prédire le futur de l’écosystème.

Les résultats montrent à quel point le système était peu connu auparavant. «Je travaille sur le GrIS depuis près de 10 ans, mais le modèle que j’ai développé a identifié des processus que nous n’avons pas quantifiés, ou que nous devons quantifier, en tant que composantes intégrales du fonctionnement de l’écosystème», observe le Dr Stibal. «Par exemple, nous avons une assez bonne idée de ce qui se passe sur la calotte glaciaire en termes de cycle du carbone durant la saison de la fonte estivale, mais nous ignorons complètement l’activité hivernale.»

EMoGrIS est important pour tous les chercheurs intéressés par le devenir du GrIS, qu’ils soient biologistes, écologistes, géochimistes ou glaciologues, et de tous ceux qui sont touchés par les changements subis par les calottes glaciaires. Les travaux serviront également de base à de futures recherches sur le sort des microbes supraglaciaires rejetés en aval de la surface de la calotte glaciaire et sur les profils de diversité des groupes phylogénétiques et fonctionnels des microbes.

Mots-clés

EMoGrIS, écosystème supraglaciaire, modélisation écologique, calotte glaciaire du Groenland (GrIS), changement climatique