Repenser le cycle du carbone des tourbières : identifier le rôle des protistes mixotrophes dans la pompe à carbone biologique – MIXOPEAT

Les protistes mixotrophes sont des organismes minuscules qui peuvent jouer un rôle double et intrigant dans les réseaux trophiques. Ils peuvent être soit des producteurs primaires (utilisant la lumière du soleil pour produire des glucides par photosynthèse), soit des prédateurs. Ces organismes sont de plus en plus reconnus pour leur contribution significative dans le cycle du carbone (C) des écosystèmes aquatiques parce qu'ils peuvent rejeter du dioxide de carbone (CO2) dans l'atmosphère pendant qu'ils digèrent leurs proies (la plupart du temps des bactéries), ou absorber du CO2 et stocker du carbone dans leur propre biomasse, comme les plantes. Ainsi, en fonction de leur nutrition dominante (photosynthèse ou prédation) les mixotrophes peuvent moduler l'ampleur et la direction des flux de carbone des écosystèmes.

Le rôle des protistes mixotrophes dans le cycle du C des zones humides comme les tourbières a été presque entièrement ignoré jusqu’à présent, et ce en dépit de leur abondance très élevée. Les tourbières sont des puits de C importants puisqu’elles stockent environ 500 Gt de C sous forme de tourbe. Elles accumulent du C lorsque l'apport par la photosynthèse dépasse les pertes par la respiration. Ainsi, tout changement des flux de C vers plus de respiration et moins de photosynthèse en réponse aux changements climatiques est susceptible de modifier la capacité des tourbières à stocker du C. Puisque les protistes mixotrophes peuvent croître et se reproduire en utilisant soit la photosynthèse ou la prédation, tout changement dans leur stratégie nutritionnelle va forcément influer sur l'ensemble de la dynamique du C des tourbières, soit vers plus de respiration ou vers plus de photosynthèse. Malgré ces effets potentiels sur le cycle du C, l’importance des protistes mixotrophes ainsi que les conséquences de leur réponse aux changements climatiques sur le cycle du C des tourbières reste à ce jour inconnu. Ce projet de recherche vise à combler ce manque de connaissances en testant comment les changements globaux affectent individuellement et simultanément le rôle des mixotrophes dans la dynamique du C des tourbières. Nous visons particulièrement à identifier les variables abiotiques (température et sécheresse) et biotiques (diversité des plantes et densité des proies) pouvant influencer la survie et la balance nutritionnelle des mixotrophes, et ainsi déterminer les conséquences pour le cycle du C. Pour atteindre ces objectifs, nous allons utiliser des expériences en laboratoire (tâche 1) et in situ (tâche 2) manipulant la densité de mixotrophes et le climat, respectivement. En outre, nous projetons de modéliser les différents processus et mécanismes identifiés dans les différentes expériences des tâches 1 et 2, et ainsi construire des modèles prédictifs de l’influence des mixotrophes sur la dynamique du C des tourbières, et ce, sous différents scénarios de changements climatiques (tâche 3).

Ce projet s'appuie sur des collaborations passées et nouvelles combinant des expertises scientifiques différentes mais complémentaires. Cette recherche est importante pour deux raisons. Tout d'abord, il s'agit d'une étape importante vers la compréhension d'un système écologique complexe qui constitue un pourcentage important du stockage du C terrestre, et qui peut impliquer des organismes minuscules souvent négligés mais pourtant très abondants. Deuxièmement, si la hausse des températures entraîne une diminution de la photosynthèse des mixotrophes, les tourbières pourraient finir par fixer moins de C qu'elles ne le font habituellement chaque année, ce qui renforcerait encore le réchauffement planétaire.