Sudbury Accent : Le changement climatique a un impact sur les plus petits organismes du monde

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Un étudiant au doctorat du programme d’écologie boréale du Vale Living with Lakes Centre étudie comment les impacts à grande échelle du changement climatique peuvent affecter les organismes microscopiques des basses terres de la baie d’Hudson.

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Travaillant dans l’extrême nord de l’Ontario et du Manitoba, Adam Kirkwood examine comment le dégel du pergélisol modifie l’activité, la composition et l’abondance des communautés microbiennes.

Ces microbes jouent un rôle important dans le traitement de différents éléments chimiques dans l’environnement. Par exemple, ils peuvent décomposer le carbone pour produire des gaz à effet de serre comme le méthane ou transformer le mercure inorganique en sa forme organique la plus toxique.

En collectant des échantillons et en utilisant des techniques moléculaires telles que le séquençage de l’ADN, les recherches de Kirkwood mettent en évidence comment le changement climatique modifie le comportement de ces organismes.

« Les basses terres de la baie d’Hudson sont la deuxième plus grande tourbière nordique au monde. Il a une superficie de 372 000 kilomètres carrés, soit presque la même taille que la province de Terre-Neuve-et-Labrador », a déclaré Kirkwood.

« C’est une très grande tourbière qui stocke beaucoup de carbone, qui est l’élément principal des gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone et le méthane. Il stocke également beaucoup de métaux comme le mercure.

La région est également très froide. Cela signifie qu’il y a du pergélisol, c’est-à-dire tout sol qui reste complètement gelé tout au long de l’année.

« Cette

a capturé et stocké tout ce carbone et ce mercure, ce qui signifie qu’il n’a pas été recyclé comme il le ferait quelque part comme Sudbury où le sol gèle et dégèle chaque année », a-t-il déclaré.

« Maintenant, avec le changement climatique, cette région se réchauffe et le pergélisol commence à dégeler. Cela signifie que ce carbone et ce mercure deviennent disponibles pour la décomposition par les communautés microbiennes. »

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Ces communautés microbiennes sont des groupes de micro-organismes qui vivent ensemble dans le même espace. Les communautés sont constituées de minuscules microbes comme des bactéries qui interagissent les uns avec les autres et avec différents éléments de l’écosystème.

« À mesure que le pergélisol fond dans les basses terres de la baie d’Hudson, il crée des environnements très uniques et chacun de ces différents environnements aura des habitats différents pour les communautés microbiennes », a déclaré Kirkwood.

« Ces environnements de dégel du pergélisol sont très chauds et très humides. Cela crée des habitats appropriés pour les microbes appelés méthanogènes, par exemple, qui décomposent le carbone et produisent du méthane qui est libéré dans l’atmosphère.

L’étude du comportement de ces méthanogènes était au centre de la thèse de maîtrise de Kirkwood. Pour sa thèse, il s’est tourné vers les microbes qui jouent un rôle dans le traitement du mercure.

« Le mercure inorganique est stocké dans les sols et, à mesure que le pergélisol dégèle, les microbes ont désormais accès à ce mercure. Ils absorbent ce mercure inorganique et, malgré les processus métaboliques du microbe, son sous-produit est la version organique – le méthylmercure », a déclaré Kirkwood.

« Cela prend du mercure du sol et le convertit en un autre type de mercure, mais ce mercure est hautement toxique. »

Une fois que ce mercure pénètre dans l’eau et dans d’autres écosystèmes aquatiques, a-t-il ajouté, il peut remonter la chaîne alimentaire, et lorsqu’il est consommé par l’homme, il peut avoir des conséquences négatives sur la santé.

Ce phénomène a de grandes implications pour les communautés voisines qui dépendent de la pêche de subsistance sur leurs territoires traditionnels.

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« Dans les basses terres de la baie d’Hudson, en particulier autour d’Attawapiskat et d’autres collectivités, on s’est beaucoup concentré sur l’étude du méthylmercure dans les poissons », a déclaré Kirkwood.

« Ils ont découvert qu’il y a une quantité importante de méthylmercure dans différents types de poissons, mais nous sommes intéressés à savoir d’où vient ce mercure dans l’eau. »

L’environnement dans les basses terres de la baie d’Hudson, a-t-il ajouté, est assez vierge. Il n’y a pas beaucoup de sources de mercure d’origine humaine dans la région, comme les opérations minières, par exemple.

« Je suis intéressé à découvrir en quelque sorte les liens entre la terre et l’eau et à savoir si cette augmentation de mercure dans le poisson provient de la terre en réponse au changement climatique », a-t-il déclaré.

Kirkwood se rendra dans les collectivités du Grand Nord pour extraire des échantillons de sol et de pergélisol – certains de ces échantillons seront envoyés à l’Université Western pour être analysés pour la teneur en mercure.

De retour au Living with Lakes Centre, Kirkwood effectuera une extraction d’ADN sur les sols et l’enverra pour séquençage.

« Nous pouvons utiliser ces informations et les intégrer dans une base de données qui nous indique quels types de microbes se trouvent dans chaque échantillon. Par exemple, cela peut me dire s’il y a des bactéries capables de produire du méthylmercure présentes », a-t-il déclaré.

« Cela nous donne une idée de ce à quoi ressemble la communauté microbienne et cela nous permet de comparer les communautés microbiennes de ces différents environnements décongelés. »

Une fois qu’ils connaissent la composition de ces communautés microbiennes et la quantité de mercure dans chaque échantillon, les chercheurs peuvent « déterminer » les environnements les plus susceptibles de produire du méthylmercure.

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Ces informations seront utiles pour éclairer les décisions politiques.

« L’un des objectifs de mes recherches est de pouvoir faire une carte approximative. Nous devrions être en mesure de dire que cette zone contient beaucoup de mercure et nous montrons également qu’elle a un potentiel élevé de méthylation du mercure. Ou nous pourrions trouver une zone qui contient beaucoup de mercure mais un faible potentiel de méthylation du mercure », a déclaré Kirkwood.

« En faisant une carte ou une estimation de ces environnements, nous pouvons l’utiliser pour orienter la politique. Nous pouvons dire, d’accord, vous devez vraiment éviter le développement dans cette zone car le développement et la destruction du paysage pourraient vraiment conduire à un dégel accéléré du pergélisol et à la production de méthylmercure.

Le pergélisol est très sensible aux changements, a déclaré Kirkwood. Si vous construisez une route sur du pergélisol, par exemple, la chaleur de cette route peut s’infiltrer dans le sol et faire chauffer le pergélisol.

« Parce que les basses terres de la baie d’Hudson sont déjà une zone de pergélisol très méridionale, elles sont très sensibles », a-t-il déclaré.

« Même le changement de la quantité de neige sur le pergélisol peut entraîner le début du dégel. »

Tout développement dans la zone qui n’est pas stratégiquement placé pourrait avoir des impacts négatifs sur l’environnement.

« S’éloigner un instant des microbes et réfléchir à la situation dans son ensemble, le pergélisol est si important parce qu’il est fondamentalement le fondement du Nord. À mesure qu’il dégèle, il a des implications pour les personnes qui y vivent », a déclaré Kirkwood.

« En parlant avec les communautés locales, ils ont dit qu’au cours des 60 ou 70 dernières années, des choses comme voyager à travers le pays sont devenues beaucoup plus difficiles parce que le pergélisol est en train de dégeler. Il y a beaucoup plus d’étangs, de marécages et de fondrières.

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Kirkwood a déclaré qu’historiquement, la plupart des recherches sur le dégel du pergélisol ont été effectuées dans l’ouest de l’Arctique canadien, l’Extrême-Arctique et au Nunavik dans le nord du Québec.

« Peu de gens ont étudié le pergélisol dans les basses terres de la baie d’Hudson jusqu’à environ une décennie ou deux », a-t-il déclaré.

« Il y a eu quelques études qui ont montré un dégel assez rapide du pergélisol près de la région d’Attawapiskat. J’ai regardé des photos aériennes de ma zone d’étude sur la côte de la baie d’Hudson depuis les années 1950 jusqu’à maintenant. Vous pouvez voir que la dégradation est assez étendue. Nous ne pouvons que supposer que c’est parce que cette zone se réchauffe considérablement. »

Kirkwood, qui se décrit comme un étudiant chevronné de l’Université Laurentienne, a terminé ses études de premier cycle et de maîtrise à l’école.

« Si vous m’aviez demandé il y a cinq ou six ans si j’étudiais le pergélisol, j’aurais pensé que vous étiez fou – pourquoi voudrais-je étudier la terre gelée ? » il a dit.

«Mais j’ai commencé à suivre des cours là-dessus avec mon superviseur et quelque chose a cliqué. Je l’ai trouvé très intéressant et j’aime l’idée de la façon dont des changements à grande échelle du paysage peuvent conduire à des changements à petite échelle pour des choses comme les microbes.

Il travaille sur son doctorat au centre Living with Lakes depuis environ un an et demi.

La pandémie de COVID-19 a empêché les travaux sur le terrain l’été dernier, mais il a hâte de se diriger vers le nord et de collecter des échantillons cette année.

« Ce que j’aime vraiment dans ce travail, c’est que je n’ai pas à rester assis dans un laboratoire », a-t-il déclaré.

« En fait, je peux aller là-bas et voir comment ces microbes changent en fonction de ces changements environnementaux plus importants. »

L’Initiative de journalisme local est rendue possible grâce à un financement du gouvernement fédéral.

sud.editorial@sunmedia.ca

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