Une équipe de recherche multi-institutionnelle constate une baisse de la disponibilité de l’azote dans un monde riche en azote.
Depuis le milieu du 20e siècle, les recherches et les discussions se sont concentrées sur les effets négatifs de l’excès d’azote sur les écosystèmes terrestres et aquatiques. Cependant, de nouvelles données indiquent que le monde connaît actuellement une double trajectoire en matière de disponibilité de l’azote. Après des années d’attention portée aux excédents d’azote dans l’environnement, l’évolution de nos connaissances a suscité de nouvelles inquiétudes quant à l’insuffisance d’azote dans les régions du monde qui ne reçoivent pas d’apports importants d’azote provenant des activités humaines. Dans un nouvel article de synthèse, intitulé “Evidence, Causes, and Consequences of Declining Nitrogen Availability in Terrestrial Ecosystems”, publié dans la revue Scienceune équipe de chercheurs multi-institutionnelle décrit les causes de la baisse de la disponibilité de l’azote et la manière dont elle affecte la fonction des écosystèmes.
“Il y a à la fois trop d’azote et trop peu d’azote sur Terre en même temps”, a déclaré Rachel Mason, auteur principal de l’article et ancienne chercheuse postdoctorale au National Socio-Environmental Synthesis Center.
Au cours du siècle dernier, l’homme a plus que doublé l’apport mondial d’azote réactif grâce aux activités industrielles et agricoles. Cet azote se concentre dans les cours d’eau, les lacs intérieurs et les masses d’eau côtières, entraînant parfois une eutrophisation, des zones mortes à faible teneur en oxygène et des efflorescences algales nuisibles. Ces effets négatifs de l’excès d’azote ont conduit les scientifiques à étudier l’azote en tant que polluant. Cependant, l’augmentation du dioxyde de carbone et d’autres changements mondiaux ont accru la demande d’azote par les plantes et les microbes, et l’article récemment publié par l’équipe de recherche démontre que la disponibilité de l’azote diminue dans de nombreuses régions du monde, avec des conséquences importantes pour la croissance des plantes.
Les changements dans le cycle de l’azote peuvent être détectés en surveillant les apports d’azote des écosystèmes, le cycle interne de l’azote dans le sol, le statut de l’azote des plantes et les pertes d’azote. Crédit : Rachel Mason
“Ces résultats montrent comment le monde évolue de manière complexe et surprenante”, a déclaré Peter Groffman, coauteur de l’article et professeur au Centre de recherche scientifique avancée de l’Initiative des sciences de l’environnement du CUNY Graduate Center. “Nos résultats montrent l’importance de disposer de données à long terme ainsi que d’efforts de synthèse ciblés pour comprendre ces changements et les implications qu’ils ont sur la santé et le bien-être des écosystèmes et des humains.”
Les chercheurs ont examiné des études mondiales et régionales à long terme et ont trouvé des preuves de la baisse de la disponibilité de l’azote causée par de multiples changements environnementaux, l’un d’entre eux étant les niveaux élevés de dioxyde de carbone atmosphérique. Le dioxyde de carbone atmosphérique a atteint son niveau le plus élevé depuis des millions d’années, et les plantes terrestres sont exposées à environ 50 % de plus de cette ressource essentielle qu’il y a seulement 150 ans. Le dioxyde de carbone atmosphérique élevé fertilise les plantes, permettant une croissance plus rapide mais diluant l’azote des plantes dans le processus. Ces processus ont été observés dans le cadre d’expériences visant à augmenter artificiellement le taux de dioxyde de carbone dans l’air autour des plantes, et il est désormais prouvé que les plantes en milieu naturel réagissent de la même manière.
L’azote est un élément essentiel pour les plantes et les animaux qui les mangent. Les jardins, les forêts et les pêcheries sont tous plus productifs lorsqu’ils sont fertilisés avec de l’azote. Si l’azote végétal devient moins disponible, les arbres poussent plus lentement et leurs feuilles sont moins nutritives pour les insectes, ce qui peut réduire la croissance et la reproduction, non seulement des insectes, mais aussi des oiseaux et des chauves-souris qui s’en nourrissent.
“Lorsque l’azote est moins disponible, chaque être vivant retient l’élément plus longtemps, ce qui ralentit le flux d’azote d’un organisme à l’autre dans la chaîne alimentaire. C’est pourquoi nous pouvons dire que le cycle de l’azote est en train de se gripper”, a déclaré Andrew Elmore, auteur principal de l’article et professeur d’écologie du paysage au Centre des sciences environnementales de l’université du Maryland et au Centre national de synthèse socio-environnementale.
Outre l’augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique, la hausse des températures mondiales affecte également les processus végétaux et microbiens associés à l’offre et à la demande d’azote. Le réchauffement améliore souvent les conditions de croissance, ce qui peut se traduire par un allongement des saisons de croissance, conduisant la demande d’azote des plantes à dépasser l’offre disponible dans les sols. Les perturbations, notamment les incendies de forêt, peuvent également éliminer l’azote des systèmes et réduire sa disponibilité au fil du temps.
L’azote est un élément essentiel à la croissance des plantes et sa disponibilité décroissante peut potentiellement limiter la capacité des plantes à se développer.les plantes pour éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Actuellement, la biomasse végétale mondiale stocke presque autant de carbone que celui contenu dans l’atmosphère, et le stockage du carbone par la biomasse augmente chaque année. Dans la mesure où le stockage du carbone par les plantes réduit le dioxyde de carbone atmosphérique, il contribue à réduire le potentiel de réchauffement planétaire de l’atmosphère. Cependant, la diminution de la disponibilité de l’azote compromet l’augmentation annuelle du stockage du carbone par les plantes en imposant des limites à leur croissance. Par conséquent, les modèles de changement climatique qui tentent d’estimer le carbone stocké dans la biomasse, y compris les tendances dans le temps, doivent tenir compte de la disponibilité de l’azote.
“Malgré de fortes indications d’une diminution de la disponibilité de l’azote dans de nombreux endroits et contextes, les modèles spatiaux et temporels ne sont pas encore suffisamment bien compris pour orienter efficacement les efforts de gestion au niveau mondial”, a déclaré Elmore. À l’avenir, ces données pourraient être rassemblées dans un rapport annuel sur l’état du cycle de l’azote ou une carte mondiale de l’évolution de la disponibilité de l’azote, qui constituerait une ressource complète pour les scientifiques, les gestionnaires et les décideurs.
Référence : “Evidence, Causes, and Consequences of Declining Nitrogen Availability in Terrestrial Ecosystems” par Rachel E. Mason, Joseph M. Craine, Nina K. Lany, Mathieu Jonard, Scott V. Ollinger, Peter M. Groffman, Robinson W. Fulweiler, Jay Angerer, Quentin D. Read, Peter B. Reich, Pamela H. Templer et Andrew J. Elmore, 15 avril 2022, Science.
DOI : 10.1126/science.abh3767
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