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Isabelle Laurion et les mares thermokarstiques

À la clarté du soleil de minuit
7 juin 2011 // par Christiane Dupont

De gauche à droite : Karita Neghandi, Catherine Girard, Lennie Boutet et la professeure Isabelle Laurion


 

De la neige, de la glace, du froid : l’Arctique canadien semble être un désert. Complètement faux ! À ces hautes latitudes se trouvent des écosystèmes complexes ayant un impact sur le climat planétaire dont nous commençons tout juste à saisir l’ampleur. Isabelle Laurion, professeure et chercheure au Centre Eau Terre Environnement de l’INRS, et son équipe jouent les explorateurs des temps modernes en étudiant ces petites mares nordiques qui, pour un œil non averti, semblent bien anodines. Ce faisant, ils nous prouvent que ces milieux reculés et peu accessibles bouillonnent de vie.  

Aussi étonnant que cela puisse paraître, presque la moitié de l’Arctique est couvert de lacs et de mares, des petits trous d’eau de dimensions variables qui, comme le précise Isabelle Laurion, représentent une source de gaz à effet de serre dont l’influence sur le climat reste encore largement méconnue. « La fonte des glaces en Arctique semble plus rapide et précoce que celle prédite par les modèles », expose cette spécialiste en écologie des eaux douces. Il s’avère donc primordial d’aider les climatologues à affiner leurs prédictions climatiques. Sans aucun doute, il y a urgence !

Les oubliées du Nord
Pendant l’été arctique, il est normal que les couches supérieures du pergélisol fondent en surface, mais depuis quelques décennies, le dégel est de plus en plus profond. Localement, le sol s’affaisse et engendre de petites dépressions remplies d’eau : les mares thermokarstiques. Ces écosystèmes aquatiques constituent le terrain d’étude de prédilection d’Isabelle Laurion. Grâce au réseau d’infrastructures du Centre d’études nordiques (CEN), la professeure et son équipe travaillent à démystifier la dynamique microbienne des mares générées par la fonte ainsi que leurs émissions de gaz à effet de serre. Les mares à l’étude se trouvent près de la station de recherche de l’île Bylot, située au Nunavut, dans l’Arctique canadien, de même que près de la station Whapmagoostui-Kuujjuarapik au Nunavik, en zone subarctique.

Les mares thermokarstiques n’abritent pas de poissons, mais une impressionnante diversité microbienne. Un invité de marque parmi cette profusion : les archées. Ces organismes microscopiques unicellulaires très anciens affectionnent particulièrement les conditions de vie extrêmes et s’accommodent bien de l’absence d’oxygène. Certaines espèces d’archées présentes dans l’eau et les sédiments des mares nordiques produisent du méthane, un puissant gaz à effet de serre. Concrètement, les différents microorganismes consomment le carbone contenu dans leur environnement et le rejettent ensuite vers l’atmosphère sous forme de CO2 et de méthane. La collaboration étroite qu’entretient la chercheure avec Connie Lovejoy de l’Université Laval lui permet d’exploiter des outils moléculaires afin d’étudier la grande diversité microbienne de ces mares.

La chasse aux bulles
Afin de mieux comprendre ce cycle du carbone, l’équipe cherche à quantifier les gaz émis par les mares ainsi que les facteurs contrôlant ces émissions. « Une grande proportion du méthane contenu dans les mares sort sous forme de bulles », précise la professeure, qui confie par ailleurs qu’un des défis logistiques actuels est de pouvoir mesurer ces émissions durant toute l’année, spécialement au printemps à la fonte des glaces. En effet, vu leur éloignement, l’accessibilité aux sites demeure très réduite pendant les saisons hivernale et printanière. L’écologie microbienne des mares subarctiques en été et en hiver constitue d’ailleurs le sujet de recherche de l’étudiant Toni Roiha, jeune doctorant finlandais avec Milla Rautio de l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC), et codirigé par Isabelle Laurion.

L’origine du carbone utilisé par les microorganismes reste également mal connue. Il existe du carbone « jeune » provenant de la décomposition récente de végétaux, et du carbone plus « vieux » séquestré dans le sol gelé depuis des millénaires, et maintenant libéré par la fonte. Un des projets de son étudiante au doctorat, Karita Negandhi, consiste donc à connaître l’âge du carbone émis par les mares sous forme de bulles à l’aide de diverses méthodes dont la datation au carbone 14. Cette approche permettra de savoir si le méthane et le CO2 émis proviennent des vieilles réserves de carbone, phénomène qui pourrait modifier le bilan de carbone de la planète.

Scruter les mares sous tous leurs aspects
Membre d’ArcticNet, un réseau de centres d’excellence du Canada, Isabelle Laurion insiste sur l’importance de la coopération entre les équipes de chercheurs œuvrant dans différentes disciplines afin d’avoir un portrait global des écosystèmes aquatiques nordiques. Parmi les diverses collaborations de son équipe, mentionnons celles avec deux professeurs de l’Université de Montréal : Marc Amyot, qui s’intéresse au cycle du mercure dans les mares, et Daniel Fortier, géomorphologue et spécialiste du pergélisol. Cette dernière collaboration permettra à l’équipe d’évaluer par imagerie satellitaire la surface occupée par les mares dans une vallée de l’île Bylot. « Ainsi, il sera possible de mieux estimer les émissions de gaz à effet de serre des mares à une plus grande échelle », fait remarquer Isabelle Laurion, qui précise de plus que ces petits écosystèmes hétérogènes sont en constante évolution et « aux premières lignes face aux changements climatiques ». Conséquemment, un réchauffement d’un ou deux degrés dans les zones où la température oscille autour de zéro peut faire la différence entre un sol gelé et une mare en formation ! La professeure collabore également avec un paléolimnologue, Reinhard Pienitz de l’Université Laval, et un paléoclimatologue, Pierre Francus du Centre Eau Terre Environnement, afin de mieux comprendre l’évolution temporelle de ces systèmes.

De l’avis d’Isabelle Laurion, la protection des milieux nordiques dans le futur représente également un enjeu crucial. On ne peut que lui donner raison. ♦

 


 

 

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