Impacts of mineral dust on subarctic ecosystems at Lhù’ààn Mân’ (Yukon Territory, Canada)

La poussière est un aérosol important dans l’atmosphère, issu des activités humaines et de processus naturels. Elle joue un rôle crucial dans les dynamiques des écosystèmes en transportant des nutriments essentiels aux processus biologiques (par exemple, l’azote et le phosphore) ainsi que des éléments traces toxiques (par exemple, le plomb, l’arsenic, le cuivre) vers les écosystèmes terrestres et aquatiques. Les glaciers, qui reculent dans la plupart des régions du monde en raison du changement climatique, produisent des sédiments fins transportés par les processus fluviaux et éoliens, contribuant de manière significative au budget mondial de la poussière. Le dépôt de poussière lié au recul glaciaire est reconnu pour ses impacts sur les processus biogéochimiques et écologiques, tant locaux que globaux. L’objectif de cette thèse est de comprendre comment le dépôt de poussières minérales influence les processus écologiques et biogéochimiques dans des écosystèmes terrestres situés dans une région de haute latitude. Cette recherche s’est déroulée sur des sites sélectionnés le long d’un gradient de 33 km sous les vents dominants de la principale source de poussière, le delta de Lhù’ààn Mân’ (61°13’03’’ N, 138°37’34’’ W, lac Kluane) au sud-ouest du Yukon, une région impactée par des événements de dépôt de poussière depuis la dernière glaciation, il y a 12 500 ans. Les événements de tempêtes de poussière se sont intensifiés depuis la baisse du niveau du lac Lhù’ààn Mân’ à la suite d’une diminution des apports en eaux glaciaires en 2016, entraînant le dépôt de poussières riches en éléments traces. Les résultats montrent que le dépôt de poussière affecte significativement les concentrations d’éléments traces (arsenic, cadmium, cuivre, nickel et plomb) dans les lichens (Peltigera canina), la végétation et les sols de surface, en raison d’un ensemble divers de facteurs, notamment l’ombrage, les apports en éléments traces et cations de base, ainsi que l’augmentation du pH. Dans la région de Lhù’ààn Mân’, les dépôts de poussières ont réduit la couverture de lichens et d’espèces d’arbres à feuilles persistantes, sensibles à la poussière et au dépôt d’éléments traces. Les éléments traces déposés sur les plantes (Shepherdia canadensis, Picea glauca, Linnaea borealis) et les sols sont transférés dans les plantes par les racines et/ou les tissus aériens. Plus précisément, l’arsenic pénètre les plantes par les tissus aériens, le cuivre et le nickel sont absorbés à la fois par les racines et les tissus aériens, tandis que le cadmium et le plomb sont principalement pris par les racines. Ces résultats mettent en évidence des voies d’absorption différentes des éléments traces chez les plantes, dépendant du type d’élément, de végétation et de la structure de la canopée. Les éléments traces sont disponibles dans la solution du sol, et certaines propriétés du sol, telles que le carbone organique dissous, la matière organique du sol et la teneur en carbonate, augmentent leur mobilité. Les dépôts de poussières influencent de manière significative les écosystèmes lacustres en contribuant aux concentrations d’éléments traces dans les sédiments, par dépôt direct et par des processus de bassin versant, tels que le ruissellement, l’érosion et le lessivage des sols de surface à proximité. Mes résultats indiquent que l’accumulation d’éléments traces dans les sédiments lacustres est influencée par les processus sédimentaires au sein du lac lui-même. La corrélation entre la matière organique et les taux d’accumulation de poussière dans les sédiments des lacs suggère que la poussière pourrait avoir augmenté l’accumulation de matière organique dans les lacs, contribuant ainsi au développement à long terme des écosystèmes subarctiques dans la région de Lhù’ààn Mân’. Finalement, cette recherche met en lumière les interactions complexes entre les dépôts de poussières, les sols, les dynamiques de la végétation et les processus des écosystèmes lacustres. L’ampleur des impacts du dépôt dépend du niveau de dépôt, de la composition chimique de la poussière ainsi que de la distance physique de la source de poussière. Cette recherche contribue à une meilleure compréhension des impacts écologiques et biogéochimiques plus larges de la poussière dans les environnements subarctiques et peut être étendue pour explorer les impacts d’autres dépôts de poussière locaux et régionaux sur les écosystèmes environnants.

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