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Les 10 découvertes de 2013

[6] La pêche au carbone

26-11-2013

Photo: Chaire BICEAB/UQAM

Une longue table percée, deux grosses fioles de verre, des tubes métalliques, des planches, des vis et quelques appareils de mesure. L’allure artisanale du montage, dans ce laboratoire du pavillon des sciences biologiques de l’Université du Québec à Montréal (UQAM), a l’air de gêner Paul del Giorgio, professeur d’écologie. «Il a fallu mettre au point un système qui n’existait pas», explique-t-il.

Grâce à cet appareillage de fortune, son équipe et lui sont parvenus à mesurer l’âge du gaz carbonique (CO2) émis par des lacs des Cantons-de-l’Est. «Et le carbone qu’ils rejettent dans l’atmosphère est beaucoup plus vieux qu’on ne le croyait, dit-il. Les modèles de prédiction des émissions de gaz à effet de serre devront être revus.»

Qu’est-ce à dire? Il faut savoir que, à l’heure actuelle, les biologistes considèrent que la matière organique – feuilles mortes tombées dans l’eau, érosion des berges immédiates, excréments d’animaux, etc. – décomposée dans les cours d’eau par les bactéries est «jeune», et que le cycle du carbone des lacs s’étire sur quelques années seulement. Mais voilà que l’étude de Paul del Giorgio, publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, vient chambarder ce scénario: «Nous avons démontré que le carbone en question pouvait remonter à plusieurs milliers d’années.»

Comment explique-t-il qu’une si vieille matière organique se retrouve en décomposition au fond des lacs? Cela est dû au ruissèlement souterrain des eaux de pluie, précise-t-il. En pénétrant dans le sol, les précipitations s’immiscent dans le passé de la forêt, traversant les vieilles couches d’humus et de sol, et attrapant au passage de petits morceaux de cette matière ancienne que les biologistes croyaient séquestrée pour de bon.

C’est grâce à son montage de laboratoire que l’équipe de Paul del Giorgio a pu faire parler le CO2 des lacs et connaître ses secrets: «On a prélevé une soixantaine de litres d’eau des lacs Stukely, Bowker et Fraser, au sud de Montréal. En laboratoire, nous avons transvasé cette eau dans des ballons de verre hermétiques et nous avons laissé les bactéries faire leur travail. Puis nous avons prélevé le CO2 pur qu’elles émettaient et nous avons fait des analyses isotopiques du carbone contenu dans ces échantillons.»

Une précision s’impose ici. Faire l’analyse isotopique d’un échantillon, c’est dresser son «profil carbone». C’est que les atomes de carbone existent en plusieurs versions.
La version standard, c’est le carbone 12, en référence à son noyau qui compte 6 protons et 6 neutrons. C’est de loin la forme la plus abondante; elle compose en moyenne 98,9% de tout le carbone de la planète.

Il y a ensuite le carbone 13 qui compte 7 neutrons et représente plus de 1% du carbone restant. «La concentration de carbone 13 varie en fait selon les milieux, souligne Paul del Giorgio. Elle n’est pas la même en milieu terrestre ou en milieu aquatique. C’est elle qui nous a permis de déterminer l’origine de la matière orga­nique décomposée.»

Finalement, on a le fameux carbone 14 qui ne se trouve qu’en traces infimes, mais qui est si utile pour dater les objets d’origine biologique. Cette version est instable, elle a tendance à disparaître avec le temps et à se transformer en azote. Mais comme on connaît la vitesse de cette disparition, on peut calculer l’âge d’un échantillon en mesurant la quantité de carbone 14 résiduel. La méthode a permis de voir que, dans les lacs à l’étude, le carbone émis sous forme de CO2 provient d’une matière organique âgée de 1 000 à 4 000 ans.

Cette découverte n’est pas une bonne nouvelle pour l’environnement. «Cela signifie, signale Paul del Giorgio, que le carbone terrestre, qu’on pensait enfermé dans les profondeurs du sol et dont on ne tenait pas compte dans les calculs d’émission de gaz à effet de serre, est retourné dans l’atmosphère par les lacs des milieux tempérés.» Quand on sait qu’entre 15% et 20% de la surface du Québec est recouverte de lacs, de ruisseaux et de rivières, ça fait soudainement beaucoup de carbone libre qu’on considérait piégé à jamais. «Il va falloir en tenir compte, conclut le chercheur, et modifier les modèles qui servent à faire les prédictions des changements climatiques.»

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