Seasonal dynamics of the major processes sustaining CO2 emissions from boreal lakes

Vachon, Dominic (2016). « Seasonal dynamics of the major processes sustaining CO2 emissions from boreal lakes » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.

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Résumé

Dans les paysages boréaux, les eaux de surface des lacs sont systématiquement sursaturées en dioxyde de carbone (CO2) par rapport à l'atmosphère. Les divers processus qui sont impliqués dans ce phénomène sont bien connus, bien que des informations sur la variabilité temporelle et l'importance relative de ces mécanismes sous-jacents qui influencent la dynamique de CO2 selon les saisons et aussi à travers différents types de lacs restent rares dans la littérature. Dans cette thèse, trois lacs nordiques (c.-à-d. boréal et tempéré du nord) ayant des caractéristiques limnologiques représentatives du paysage québécois ont été échantillonnés mensuellement sur un cycle annuel complet. Les travaux qui émergent de cette thèse portent sur les principaux processus qui influencent la dynamique du CO2 dans les lacs du nord, en intégrant des mesures de terrain, des incubations en laboratoire et de la modélisation. Pour soutenir les émissions de CO2, le lac doit soit "brûler" du carbone organique terrestre ou soit purger le CO2 qui a été produit dans son bassin versant. Nous avons d'abord (chapitre I) évalué le rôle et les taux de production de CO2 de la colonne d'eau dans le lac par deux voies principales : la minéralisation photochimique du carbone organique dissous (COD) et la respiration biologique pélagique. Nous avons constaté que les taux de photo-minéralisation ont été principalement générés par la photoréactivité intrinsèque du COD et les radiations solaires, tous deux montrant une saisonnalité marquée. En conséquence, la contribution de la photo-minéralisation à la production pélagique de CO2 a atteint un sommet au printemps (>50%) et en moyenne de 11% pour toute la saison libre de glace. Une portion de la minéralisation biologique et photochimique a été alimentée par le COD allochtone (CODalloch) entrant dans le lac (chapitre II). Nous avons conclu que la minéralisation du CODalloch pourrait contribuer jusqu'à 30-40% de la pression partielle de CO2 (pCO2) observée dans un ensemble de lacs boréaux. Nous avons montré que, lorsque la dégradabilité du CODalloch est considérée comme étant un continuum de réactivité, le rôle de l'hydrologie peut en partie moduler la dégradabilité du COD observée dans les lacs boréaux et donc le potentiel de production de CO2. De plus, nous avons établi que les apports hydrologiques aux lacs boréaux peuvent charger de grandes quantités de CO2 dérivées des sols, surtout après des événements de tempêtes (chapitre III). L'ampleur de ces flux de CO2 provenant du bassin versant est en outre influencée par la morphométrie du système, suggérant que les lacs avec un grand bassin versant par rapport à son volume sont plus susceptibles de recevoir des apports directs de CO2, après des épisodes de pluies intenses. La variabilité saisonnière des facteurs externes tels que la température, la radiation et de l'hydrologie suggère que les principaux processus soutenant les émissions de CO2 sont également variables et peuvent se succéder au long d'un cycle annuel. Nous avons combiné tous les processus abordés dans les chapitres I, II et III dans un cadre commun pour évaluer la succession temporelle de l'importance relative de ces processus aux émissions CO2 (chapitre IV). Nos résultats suggèrent que l'importance relative de chaque processus est non seulement variable selon les lacs, mais aussi très variable selon les saisons au sein d'un même lac. En été, les émissions de CO2 sont principalement alimentées par les métabolismes pélagique et benthique, tandis que les émissions de CO2 à l'automne et au printemps sont généralement soutenues par les apports hydrologiques de CO2. Le travail de cette thèse suggère que la morphologie du lac et le régime hydro-climatique sont des facteurs clés modulant la dynamique temporelle du CO2 dans les lacs boréaux. Ils déterminent comment ces lacs transforment le COD, leur force de liaison avec l'environnement terrestre environnant, leur sensibilité aux tempêtes et aussi la succession saisonnière des processus qui façonnent la dynamique de CO2. Une meilleure compréhension des processus temporels qui soutiennent les émissions de CO2 des systèmes aquatiques boréaux est un pas en avant dans l'évaluation du rôle des lacs et l'ampleur de leur réponse face aux futurs changements environnementaux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : lacs boréaux, dioxyde de carbone, carbone organique dissous, hydrologie, tempêtes

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Del Giorgio, Paul
Mots-clés ou Sujets: Lacs boréaux / Gaz carbonique / Eau -- Gaz dissous / Cycle du carbone (Biogéochimie) / Saisons / Tempêtes / Climat -- Changements -- Québec (Province) / Limnologie / Régions froides
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 03 juin 2016 18:49
Dernière modification: 03 juin 2016 18:49
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/8561

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