Supervision par :

Milla Rautio (Membre régulière)

Description du projet de recherche

Cycle de la matière organique aux lacs arctiques et boréaux

Introduction: Les régions arctiques, subarctiques et boréales contiennent la majorité des lacs du monde, mais ces zones comptent parmi les environnements les moins accessibles et donc les moins étudiés de notre planète. Malgré le statut déjà reconnu des lacs nordiques en tant que sentinelles des changements environnementaux et points chauds pour l'activité microbienne dans des conditions nordiques autrement rigoureuses, notre compréhension du cycle de la matière organique dans ces écosystèmes aquatiques présente encore de nombreuses lacunes, en particulier en ce qui concerne la saison hivernale. En savoir plus sur la qualité de la matière organique accumulée dans les lacs de différentes régions écologiques et sur l'activité microbienne sous la glace en hiver nous aiderait considérablement à mieux comprendre l'effet actuel de ces lacs sur le cycle global du carbone et à mieux prédire les résultats potentiels futurs dans le cadre du changement climatique global.Objectifs: Mon principal intérêt de recherche est la relation entre le lac et son environnement terrestre, avec un accent plus spécifique sur la façon dont ce dernier peut affecter la teneur en matière organique dans le lac (y compris ses sédiments), son cycle par le microbiote du lac, et finalement la production et les émissions de gaz à effet de serre. Cet intérêt s'exprime actuellement à travers 3 projets : 1) une étude de la production de gaz à effet de serre et de la qualité de la matière organique des sédiments dans les lacs le long d'un gradient sud-nord (dans l'ouest du Canada, des prairies à la toundra), 2) une étude des qualités de la matière organique dans les sols forestiers entourant les lacs d'altitude variable, dans la région du Saguenay, et 3) une étude du cycle hivernal de la matière organique et du devenir des gaz à effet de serre sous la glace dans un lac boréal.Sites d'études: Mes sites d'étude sont situés à travers le Canada, notamment au Nunavut, en Saskatchewan et au Québec. Pour le projet 1, j'étudie 19 lacs en Saskatchewan (dans toute la province, des prairies aux forêts boréales), et 4 lacs sur l'île Victoria, au Nunavut (représentant la toundra). Bien que ces lacs se trouvent dans une large gamme d'environnements terrestres et de climats, qui influencent tous deux fortement la quantité et la qualité de la matière organique terrestre, ils sont tous situés dans un cadre géologique similaire, à savoir des plaines reposant sur des roches sédimentaires et des sédiments glaciaires du Quaternaire. Pour les autres projets (2 et 3), tous les lacs boréaux se trouvent dans la région du Saguenay, au Québec. Ils se trouvent dans une zone montagneuse, sous les roches cristallines du bouclier canadien, mais varient en altitude, ce qui fait que leur environnement va des forêts mixtes aux forêts de conifères de type taïga des hautes terres et aux zones humides.Matériel et méthodes: J'utilise un large éventail de méthodes, allant de celles nécessaires à la caractérisation de la colonne d'eau et de la glace du lac au carottage des sédiments et à l'échantillonnage des sols forestiers environnants. La caractérisation spectrale de la matière organique dissoute est une partie importante de mon projet, ainsi que la caractérisation des acides gras (de la matière particulaire dans la colonne d'eau, les sédiments et les sols). Ces deux approches me permettent d'étudier la qualité de la matière organique accumulée dans les sédiments lacustres et disponible dans la colonne d'eau. L'axe le plus important du projet, cependant, est l'estimation de la quantité de gaz à effet de serre dissous (y compris CO2, CH4, et N2O) dans les lacs étudiés. Pour le projet 1, je mènerai une expérience d'incubation pour mesurer la production de CO2 et de CH4 dans les sédiments lacustres, afin de mieux comprendre la qualité de la matière organique accumulée dans les lacs.Résultats attendus: Pour le projet 1, je m'attends à ce que les lacs du sud soient plus productifs, à la fois en termes de production primaire et de respiration des gaz à effet de serre. Je prévois, également, qu'avec le réchauffement climatique, l'extension des forêts vers le nord entraînera une augmentation de la productivité des lacs de la toundra.

Coordonnées des sites de recherche

Communications scientifiques

Ayala, P., Bogard, M.J., Grosbois, G., Preskienis, V., Culp, J.M., Power, M., Rautio, M., 2024. Dominance of net autotrophy in arid landscape low relief polar lakes, Nunavut, Canada. Global Change Biology, 30(e17193): 1-19. DOI: 10.1111/gcb.17193.

Preskienis, V., Laurion, I., Bouchard, F., Douglas, P., Billett, M., Fortier, D., Xu, X., 2021. Seasonal patterns in greenhouse gas emissions from lakes and ponds in a High Arctic polygonal landscape. Limnology and Oceanography, 66(S1: Biogeochemistry and ecology across Arctic aquatic ecosystems in the face of change): S117-S141. DOI: 10.1002/lno.11660.

Bouchard, F., Laurion, I., Preskienis, V., Fortier, D., Xu, X., Whiticar, M.J., 2015. Modern to millennium-old greenhouse gases emitted from ponds and lakes of the Eastern Canadian Arctic (Bylot Island, Nunavut). Biogeosciences, 12(23): 7279–7298. DOI: 10.5194/bg-12-7279-2015.

Bouchard, F., Laurion, I., Preskienis, V., Fortier, D., Xu, X., Whiticar, M.J., 2015. VIDEO - Polygonal pond - Dataset for Modern to millennium-old greenhouse gases emitted from freshwater ecosystems of the eastern Canadian Arctic. Biogeosciences Discussions, 12: 11661-;11705. DOI: 10.13140/RG.2.1.3761.8408.

Bouchard, F., Laurion, I., Preskienis, V., Fortier, D., Xu, X., Whiticar, M.J., 2015. VIDEO - Thermokarst lake - Dataset for Modern to millennium-old greenhouse gases emitted from freshwater ecosystems of the eastern Canadian Arctic. Biogeosciences Discussions, 12: 11661-;11705. DOI: 10.13140/RG.2.1.2713.2642.

Bouchard, F., Laurion, I., Preskienis, V., Fortier, D., Xu, X., Whiticar, M.J., 2015. VIDEO - Trough pond (eroding shores) - Dataset for Modern to millennium-old greenhouse gases emitted from freshwater ecosystems of the eastern Canadian Arctic. Biogeosciences Discussions, 12: 11661-11705. DOI: 10.13140/RG.2.1.3237.5520.

Bouchard, F., Laurion, I., Preskienis, V., Fortier, D., Xu, X., Whiticar, M.J., 2015. VIDEO - Trough pond (stable shores) - Dataset for Modern to millennium-old greenhouse gases emitted from freshwater ecosystems of the eastern Canadian Arctic. Biogeosciences Discussions, 12: 11661-;11705. DOI: 10.13140/RG.2.1.4286.1286.

Preskienis, V., Bouchard, F., Laurion, I., Fortier, D., 2015. Labilité du carbone du pergélisol et des sédiments de lac de thermokarst. Colloque du CEN 2015. Québec, Québec, Canada.