Influence de la physique et de l'écologie microbienne sur les émissions de gaz à effet de serre par les écosystèmes d'eau douce

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Le rôle des lacs dans le cycle global du carbone (C) a été clairement mis en évidence dans la dernière décennie. Ces écosystèmes sont des sites importants de transformation du C par l'action de la lumière et des microorganismes, et des sites actifs de production de gaz à effet de serre (GES), significatifs à l'échelle de la planète. En régions nordiques, les lacs pourraient agir comme un mécanisme de rétroaction positive sur le climat, dépendant de la biolabilité du vieux C mobilisé par le dégel du pergélisol. D'autre part, le verdissement de l'Arctique, qui implique des changements dans les apports de nouveau C vers les systèmes aquatiques, pourrait augmenter la minéralisation du vieux pool de C par un effet de levier, amplifiant l'impact du dégel sur le climat global, ou représenter un bilan de C neutre si ce nouvel apport alimente de façon prépondérante l'activité microbienne. De plus, des études récentes montrent l'importance de considérer la dégradation photochimique de la matière organique dans les petits systèmes aquatiques de l'Arctique. Le rôle de ces écosystèmes comme mécanisme rétroactif sur le climat fait l'objet d'une controverse, en partie due à une méconnaissance de leur diversité limnologique, et à la complexité de leur réponse au climat. La variabilité observée dans les émissions de GES est en partie liée aux diverses méthodes employées pour évaluer les échanges gazeux et à l'évolution dynamique des processus physiques et biologiques de ces systèmes dans l'espace et dans le temps. Mon programme de recherche a pour objectif de déterminer l'influence des facteurs physiques et de l'activité microbienne sur les émissions de GES par les écosystèmes lacustres, et de quelle façon cette influence sera modulée par les changements environnementaux. Ces travaux concernent prioritairement les lacs et mares formés par le dégel du pergélisol en régions nordiques, mais également les systèmes aquatiques eutrophes associés aux activités humaines. Les questions suivantes seront abordées: 1- Quelle est l'influence de la turbulence, de la structure thermique, des concentrations en oxygène, en C et en nutriments, et de l'activité des producteurs et consommateurs de GES sur les émissions, 2- De quelle façon les conditions climatiques, le dégel du pergélisol et le régime lumineux affectent les émissions de GES par leur action sur la biolabilité du C, la limnologie et l'activité microbienne, et 3- Les émissions de GES par ces écosystèmes représentent-elles un mécanisme de rétroaction positive sur le climat? Mes travaux contribueront à mieux estimer le rôle des petits écosystèmes d'eau douce sur le cycle global du C, à développer les connaissances fondamentales pour évaluer la réponse des écosystèmes lacustres aux changements du climat, et à former un ensemble de jeunes chercheurs dans un contexte transdisciplinaire. Ils permettront d'inclure ces systèmes dans les scénarios climatiques futurs du GIEC.