Contribution des microbes phototrophiques à la fixation de carbone des tourbières dans un contexte de changement climatique
Auteur / Autrice : | Samuel Hamard |
Direction : | Régis Céréghino, Vincent Jassey |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Ecologie fonctionnelle |
Date : | Soutenance le 11/05/2022 |
Etablissement(s) : | Toulouse 3 |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Écologie fonctionnelle et environnement (Toulouse ; 2007-2023) |
Jury : | Président / Présidente : Julien Cucherousset |
Examinateurs / Examinatrices : Lucie Zinger, Cécile Lepère | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Lauga, Télesphore Sime Ngando |
Mots clés
Résumé
Tous les écosystèmes sur Terre dépendent de la production primaire qui converti du carbone (C) inorganique en matière organique et en biomasse. Les microbes phototrophiques sont omniprésents dans les écosystèmes terrestres, et des estimations globales montrent qu'ils contribuent en moyenne à 6% de la fixation de C des écosystèmes. Ces estimations restent cependant grossières, et cette contribution microbienne est sous-étudiée dans de nombreux systèmes, incluant ceux qui stockent du C comme les tourbières nordiques. La prise en comptes des microbes phototrophiques pourrait compléter notre vision actuelle des dynamiques du C dans les tourbières et pourrait aussi remettre en question nos prédictions de leurs réponses aux changements climatiques. L'enjeu est grand car les tourbières nordiques jouent un rôle majeur dans le cycle global du C. Elles pourraient relâcher d'énormes quantité de carbone à cause du changement climatique, avec des conséquences dramatiques sur le réchauffement. Dans ces travaux, nous avons voulu apporter une nouvelle pièce dans la compréhension de la dynamique du C des tourbières en explorant les communautés de microbes phototrophiques, leurs activités photosynthétiques et leurs réponses au changement climatique. Nous avons trouvé que les microbes phototrophiques sont extrêmement abondants et diversifiés dans les tourbières nordiques, et que la structure de leurs communautés est régie par des facteurs environnementaux comme la microtopographie, la disponibilité en eau ou la composition des plantes. En particulier, nous avons trouvé un rôle clé des sphaignes - mousses des tourbières - et de leurs métabolites dans la détermination et la structure des réseaux trophiques microbiens incluant des microbes phototrophiques spécifiques. Dans l'ensemble, nous avons montré que les microbes phototrophiques fixent des quantités importantes de C, 11 µgC.h- 1.cm-3 en moyenne, ce qui représente 9% de la production primaire des tourbières. Malgré des différences structurelles, nous avons trouvé que différentes communautés phototrophiques répondent de manière similaire au changement climatique, ce qui souligne une forte similarité et redondance fonctionnelle parmi les microbes phototrophiques. Une augmentation des températures stimule la photosynthèse microbienne de presque 20% par degré. Une saisonnalité existe cependant dans cet effet, dépendant de l'humidité du sol. Les gains dus à des températures plus élevées peuvent s'estomper quand les sphaignes sont trop sèches ou trop humides. Ces résultats révèlent la vulnérabilité de la dynamique du C des tourbières à des changements de température et de régime des précipitations. Dans l'ensemble, nos résultats montrent l'importance des microbes phototrophiques comme producteurs primaires dans les tourbières nordiques. En combinaison avec des études récentes, montrant que les microbes phototrophiques peuvent stimuler les activités hétérotrophiques et la décomposition de la tourbe, nos résultats apportent des informations nouvelles et inquiétantes dans la compréhension due la dynamique du C des tourbières et sa réponse aux changements climatiques. Notre travail souligne le besoin urgent d'étudier plus en détail les microbes phototrophiques dans les tourbières nordiques.