Écologique

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5591 (2023) Citer cet article

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L'activité éco-morphodynamique des grands fleuves tropicaux d'Amérique du Sud et d'Amérique centrale est analysée pour quantifier le flux de carbone de la végétation riveraine vers les eaux intérieures. Nous avons effectué une analyse multitemporelle des données satellite pour tous les plus grands fleuves des Néotropiques (c'est-à-dire largeur > 200 m) au cours de la période 2000-2019, à une résolution spatiale de 30 m. Nous avons développé une quantification d’un mécanisme de pompe à carbone très efficace. Il a été démontré que la morphodynamique des rivières stimule l'exportation de carbone de la zone riveraine et favorise la production primaire nette par un processus intégré via le rajeunissement et la colonisation des plaines inondables. Ce mécanisme de pompage représenterait à lui seul 8,9 millions de tonnes/an de mobilisation de carbone dans ces rivières tropicales. Nous identifions les signatures de l'activité écomorphologique fluviale qui fournissent des indicateurs de la capacité de mobilisation du carbone associée à l'activité fluviale. Nous discutons du lien entre la migration fluviale et la mobilisation du carbone et les effets sur l’intensité carbone des barrages hydroélectriques prévus dans les Néotropiques. Nous recommandons que les futures politiques de l’eau axées sur le carbone sur ces rivières incluent une analyse similaire.

Les rivières ne sont pas simplement des systèmes de transport passifs et statiques qui transportent l’eau et les sédiments des sources vers les océans, mais elles affectent activement le budget carbone mondial1,2. Bien que l’exportation latérale de carbone des écosystèmes terrestres soit reconnue comme une voie clé dans le cycle biogéochimique du carbone3, la quantification de la mobilisation du carbone par la dynamique des rivières a généralement été négligée4,5,6,7. En explorant le lien entre la charge sédimentaire, la dynamique des rivières et les flux de carbone des régions tropicales d'Amérique, nous montrons que la morphodynamique des rivières est au cœur des flux de carbone entre les systèmes terrestres, les corridors fluviaux et l'atmosphère.

Grâce à une évaluation à l'échelle mondiale de la dynamique et de la densité de la végétation au sein de la zone de transition aquatique-terrestre (ATTZ), nous démontrons que les plus grands fleuves tropicaux des néotropiques recrutent chaque année 8,90 ± 0,84 millions de tonnes de carbone sous forme de biomasse provenant de la végétation riveraine ligneuse vivante. Grâce à l'exploration d'un mécanisme éco-morphodynamique de pompage du carbone, nous identifions que ce recrutement peut favoriser un cycle vertueux pour les puits de carbone, principalement déposés dans les plaines inondables mais probablement même plus loin, dans les océans.

Selon la vision classique du concept de continuum fluvial8, la matière organique particulaire grossière exportée des plaines inondables est fragmentée et décomposée à mesure qu'elle se déplace vers l'aval, avec pour conséquence une transformation en matière organique particulaire et dissoute (POM et DOM respectivement), puis un dégazage. Cependant, le sort des DDL recrutés dans les eaux des cours d’eau est loin d’être entièrement expliqué. Par exemple, il a été démontré que les rivières à forte charge sédimentaire enfouissent facilement le bois au moins au même rythme que le bois exporté vers les estuaires9. Plusieurs études ont démontré que, une fois recrutées par le canal, les LWD peuvent persister enfouies dans les alluvions pendant des périodes extraordinairement longues10,11. Cela suggère que certains processus sont négligés dans la budgétisation du carbone des rivières7. En effet, le stockage des sédiments fluviaux est un aspect clé du cycle biogéochimique12, puisqu’une partie du carbone organique biosphérique est stockée dans des réservoirs terrestres sur des échelles de temps millénaires avant d’atteindre les dépôts ultimes dans les bassins marins13.

À l’instar de la pompe biologique à carbone14, par laquelle la production nette de phytoplancton et sa chute marine ultime chassent le carbone de l’atmosphère vers les sédiments de l’intérieur des océans et des fonds marins, nous conjecturons que la fixation photosynthétique par la végétation riveraine, le recrutement de la végétation riveraine, son transport et son enfouissement s’emboîtent. dans un lien intégré dans lequel les rivières entraînent une pompe à carbone de l'atmosphère vers les stocks à long terme (c'est-à-dire les plaines inondables et les océans). Nous supposons que la mobilisation du carbone est déclenchée par un mécanisme de pompage en deux étapes. La première étape fait référence à l'exportation éco-morphodynamique du carbone des plaines inondables (appelée synthétiquement dans la suite eCE), tandis que la deuxième étape, à savoir la production primaire nette améliorée (ENPP), consiste en une fixation du carbone favorisée par l'empiétement de la végétation sur les sols nus. zones riveraines générées par l’activité morphodynamique. Nous définissons donc la pompe à carbone éco-morphodynamique (eCP) comme la combinaison de ces deux processus, qui fonctionnent en cascade, et qui sont principalement alimentés par la migration des canaux dans les rivières sinueuses (Fig. 1b) et par les débordements et les inondations dans plusieurs -filer des rivières. Les premiers sont des canaux uniques avec une forme plane sinueuse comprenant une série de courbes régulières (méandres) se déplaçant et évoluant dans le temps. La migration des méandres est due à l'érosion des berges sur la rive extérieure des canaux courbes et à la génération de barres de points et de plaines inondables sur la rive intérieure. Ces derniers sont caractérisés par la présence de plusieurs canaux interconnectés séparés par des barres médianes ou des îles envahies par la végétation.