À chaque pas qu'il faisait, les bottes de Jon Nichols s'étouffaient sur le sol sous lui. Il a enregistré ses environs sur une vidéo granuleuse sur téléphone portable et, malgré la journée grise et humide, les montagnes Chugach en Alaska fournissaient toujours un arrière-plan époustouflant aux grands épicéas et à la peau rugueuse à ses pieds. Avec deux collègues, il longeait les côtes de Corser Bog, une étendue de terre humide à l'est de Cordoue (Alaska), un point isolé sur la carte non loin de l'endroit où le pétrolier Exxon-Valdez s'était échoué en 1989.
"Sur nous marchons, " dit Nichols, "à travers le méandre de muskeg."
Muskeg est un autre nom pour les tourbières qu'il étudie et Nichols a parcouru la boue ce jour-là en 2010 à la recherche d'échantillons de base pour apprendre comment se formait la tourbière vieille de 12 000 ans. Paléoécologue et chercheur sur la tourbe au sein de l'observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l'Université de Columbia, Nichols s'efforce toujours de comprendre l'origine de la tourbe et la manière dont elle pourrait se former ou se détériorer à l'avenir.
En second lieu derrière les océans en termes de quantité de carbone atmosphérique, les tourbières font partie intégrante du cycle du carbone de la Terre. La plupart de la tourbe a commencé à se former après la dernière période glaciaire, il y a environ 12 000 ans, et constitue depuis des millénaires un important réservoir de carbone. Maintenant, cependant, avec le réchauffement de la planète et les nouvelles conditions météorologiques, l’avenir des tourbières a été remis en question, y compris à quelle vitesse elles pourraient commencer à libérer tout leur carbone stocké sous forme de dioxyde de carbone.
Selon les estimations actuelles, environ trois pour cent de la surface terrestre de la planète est consacrée aux tourbières. Pourtant, malgré l’importance de la tourbe dans le cycle du carbone de la Terre, les scientifiques fournissent encore des informations de base sur ces habitats, notamment sur leur localisation, leur profondeur et leur teneur en carbone.
Les plus grandes étendues de tourbe existent dans des régions froides et perpétuellement humides telles que l'Alaska, le nord de l'Europe et la Sibérie. Mais des gisements importants ont également été découverts en Afrique australe, en Argentine, au Brésil et en Asie du sud-est. Jusqu'au début du XXe siècle, les scientifiques pensaient que les tropiques étaient trop chauds et que les plantes tombées étaient consommées trop rapidement par les insectes et les microbes pour abriter des tourbières.
Les scientifiques continuent à les trouver, cependant. Des chercheurs ont découvert un marais de tourbe de la taille de l'Angleterre dans le bassin du fleuve Congo en 2014. Une autre étude réalisée en 2014 décrit une tourbière de 13 500 milles carrés située sur l'un des affluents de l'Amazone au Pérou, qui contient environ 3, 4 milliards de tonnes de carbone.
Les tourbières, un autre terme pour tourbière, sont humides, très acides et presque dépourvues d'oxygène. Ces conditions signifient que la décomposition est lente. Les restes de plantes, d'animaux et d'humains qui tombent dans les tourbières peuvent être parfaitement conservés pendant des centaines, voire des milliers d'années. Le carbone contenu dans ces organismes autrefois vivants est piégé, lentement enfoui et séquestré loin de l'atmosphère au cours des millénaires.
Mais que se passerait-il si ces réserves de carbone étaient effacées? C'est un casse-tête urgent pour les scientifiques, même s'ils commencent tout juste à répondre aux questions concernant l'abondance et la répartition de la tourbe.
«Ce sont des zones clés pour le stockage de carbone», déclare Marcel Silvius, spécialiste de l'utilisation des sols respectueux du climat chez Wetlands International. "Si nous les traitons mal, les vidons et les déterrons, elles deviennent des cheminées au carbone majeures."
Bombe à retardement?
En Alaska, ainsi que dans la plupart des latitudes nord, la fonte du pergélisol et les précipitations changeantes menacent les tourbières. Mais sous les tropiques, un type d'expérience en évolution rapide - et non intentionnelle - est déjà en cours.
Si tout le carbone des tourbières du monde se volatilisait soudainement, environ 550 à 650 milliards de tonnes de dioxyde de carbone seraient renvoyées dans l'atmosphère, soit environ le double du volume ajouté depuis le début de la révolution industrielle. Étant donné que les tourbières contiennent entre 15 et 30% des réserves de carbone de la planète, leur potentiel de réchauffement soudain du globe est difficilement sous-estimé.
«En raison de leur réduction constante de dioxyde de carbone, les tourbières sont en train de refroidir le climat», explique René Dommain, expert en tourbe tropicale au Musée national d'histoire naturelle de Smithsonian. Si les tourbières cessaient de stocker du dioxyde de carbone, il serait impossible de prédire quels seraient les impacts environnementaux à long terme.
La destruction totale et simultanée des tourbières du monde est peu probable. Mais les 14% du stock de carbone de la tourbe dans le monde, soit environ 71 milliards de tonnes de carbone, stockés dans les tourbières tropicales de l'Asie du Sud-Est, sont sur le point de se précipiter.
En Malaisie et en Indonésie, il existe des dépôts de tourbe sous des forêts de plaine densément boisées qui ont été régulièrement défrichées et drainées pour l'agriculture. À mesure que les arbres sont enlevés et les tourbières se dessèchent, les dépôts commencent à libérer du carbone de différentes manières.
Lorsque la tourbe est exposée à l'air, elle commence à se décomposer, ce qui libère du dioxyde de carbone dans l'atmosphère. La tourbe peut également s’évacuer le long des canaux artificiels qui drainent l’eau et transportent ses stocks de carbone loin en aval. La tourbe sèche s'enflamme facilement, elle brûle souvent de manière incontrôlable ou se consume en profondeur dans les couches d'un gisement comme un feu de charbon. Ces incendies récurrents pompent des cendres et d’autres particules dans l’air, ce qui pose des problèmes de santé publique, tels que des problèmes respiratoires, et provoque des évacuations dans les zones où ils se produisent.
En 2010, 20% des forêts de tourbières marécageuses de la péninsule malaisienne et des îles de Sumatra et de Bornéo avaient été défrichées pour des plantations de palmiers à huile africaines ou pour la culture d’acacia (utilisé pour la production de pâte à papier et d’autres produits ligneux). En Papouasie-Nouvelle-Guinée, qui possède 12 à 14 millions d'acres de tourbière vierge, il ne reste que 12 millions d'acres de forêt de tourbière dans l'archipel indonésien.
Au rythme actuel de destruction, les forêts restantes en dehors de Brunei, où elles sont bien préservées, seront complètement éradiquées d'ici 2030, a déclaré Dommain.
Dans des conditions idéales, dit-il, les tourbières tropicales intactes peuvent stocker jusqu'à une tonne de dioxyde de carbone par acre et par an. Mais à cause des pratiques agricoles destructrices et des nouvelles fluctuations des conditions météorologiques, les tourbières d'Asie du Sud-Est perdent environ 22 à 31 tonnes de dioxyde de carbone par acre chaque année. C'est plus de 20 fois ce que ces zones absorbent chaque année.
Au cours des deux dernières décennies, les émissions de dioxyde de carbone provenant des forêts de tourbières drainées et dégradées en Malaisie et en Indonésie ont plus que doublé, passant de 240 millions de tonnes en 1990 à 570 millions de tonnes en 2010, a déclaré Dommain. Il prévoit de publier cette analyse dans un livre plus tard cette année.
Repérer les caches cachés
Une grande partie de l'incertitude dans la recherche sur la tourbe provient du fait que les scientifiques ne connaissent pas toute l'étendue des réserves de tourbe de la planète. Les tourbières sont relativement petites, largement dispersées et difficiles à trouver. Ainsi, pendant la majeure partie du début du XXe siècle, les réserves de tourbe dans le monde provenaient en grande partie d'observations écrites de naturalistes-explorateurs qui parcouraient des régions isolées, décrivant de nouveaux paysages et découvrant des espèces inconnues.
Depuis lors, de nouvelles images et analyses satellitaires, des données sur les eaux stagnantes de surface, un réexamen d'anciennes cartes et de nouvelles expéditions scientifiques ont permis de combler de nombreuses lacunes dans nos connaissances sur l'emplacement des tourbières. Mais il reste encore beaucoup à apprendre.
En se fondant sur un patchwork de données provenant de nombreuses sources différentes, les scientifiques pensent avoir une bonne estimation de la quantité de tourbe disponible, indique Nichols, de Columbia. Mais une grande partie de nos connaissances sur l'emplacement des tourbières est basée sur une extrapolation, explique-t-il, et seul un nombre limité de ces estimations ont été vérifiées par des évaluations au sol.
«La quantité de tourbe est une grande question que nous essayons toujours de comprendre», déclare Nichols.
Une partie du problème est la géographie. Les magasins de tourbe ont tendance à être des endroits extrêmement éloignés et hostiles. La tourbière Corser de l'Alaska, par exemple, n'est accessible que par avion ou par bateau. Sous les latitudes septentrionales, les humains ne se sont tout simplement pas aventurés dans les zones où se forme la tourbe. Et sous les tropiques, bien qu’il y ait beaucoup de monde, ils ont toujours évité les tourbières. Ces zones sont pauvres en nutriments et impropres à l'agriculture.
Un autre problème est que, bien que les limites de surface d'une tourbière aient tendance à être bien définies, sa profondeur ne l'est souvent pas. Les satellites et les radars pénétrant le sol ne peuvent voir que très loin - certaines marais d’Irlande et d’Allemagne ont une profondeur de 50 pieds, bien au-delà de la capacité de mesure des satellites en mouvement. Donc, prendre des carottes reste le meilleur moyen de déterminer la profondeur d’une tourbière.
Pour les scientifiques qui étudient les tourbières, ce n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Tous les jours, ils doivent transporter tout leur matériel pour prélever des échantillons et mesurer un bivouac sec et éloigné. Mais une fois sur place, les chercheurs ne peuvent pas rester immobiles trop longtemps, sinon ils commencent à couler.
«Si vous prenez un noyau de tourbe et que vous le séchez, 90% de l'échantillon est constitué d'eau», explique Dommain. "Marcher sur une tourbière est aussi proche que vous arriverez à Jésus, parce que vous marchez essentiellement sur l'eau."
Forêt de marais tourbeux de Mentangai, Kalimantan central (Photo de Marcel Silvius, Wetlands International) 
Une section de marais de tourbe dégradée et brûlée dans le centre de Kalimantan sert de zone pilote de paludiculture en avril 2009. (Photo de Marcel Silvius, Wetlands International) 
Une forêt de marais tourbeux brûle à Palangka Raya, Bornéo en septembre 2015. (Photo de Björn Vaughn) 
Obadiah Kopchak (à gauche) et le chercheur postdoctoral Chris Moy prennent des mesures de profondeur à Corser Bog en Alaska. Lors de la recherche de carottes de tourbe, les chercheurs effectuent des mesures de profondeur préliminaires en plongeant une tige de métal dans la tourbière. (Photo avec la permission de Jon Nichols) 
Les chercheurs extrudent soigneusement un échantillon de noyau de tourbe fraîche dans les tourbières de Belait au Brunéi, qui a près de 15 pieds de profondeur et 2 800 ans. 
L'analyse d'un noyau de tourbe montre à quel point le matériel végétal mort devient densément compacté au cours des milliers d'années au cours desquels il s'est accumulé. (Photo avec la permission de Jon Nichols) Esquisser de nouvelles vues
Sur le terrain, le processus de détermination de l'étendue physique des réserves de carbone des tourbières est un processus lent et souvent frustrant. Dans les forêts tropicales de tourbe, où les couches comprennent des arbres entiers, des racines et d’autres matériaux ligneux, même les outils dentelés spécialisés utilisés pour extraire les carottes à étudier ne parviennent parfois pas à pénétrer très loin. Dans un bon jour, les chercheurs pourraient peut-être extraire un seul échantillon utilisable.
Mesurer le taux d'échange de gaz, ou flux, entre les tourbières et l'atmosphère est une autre technique utilisée par les scientifiques pour étudier le comportement de ces zones.
Alex Cobb, chercheur à l'Alliance Singapour-MIT pour la recherche et la technologie (SMART), utilise diverses techniques pour mesurer le flux de carbone provenant de marais tourbeux perturbés et immaculés sur l'île de Bornéo. De plusieurs tours d'échafaudage, dont l'une s'élève à 200 mètres au-dessus du sol de la forêt pour dégager le couvert de Shorea albida, les instruments mesurent la vitesse du vent, la température et le taux d'échange de dioxyde de carbone, de méthane et de protoxyde d'azote entre l'atmosphère et l'écosystème situé en dessous . Cobb et ses collègues espèrent que leur surveillance leur permettra de mieux comprendre comment les changements dans le système d’eau affectent les forêts de tourbe et comment le cycle du carbone change en conséquence.
«Un des problèmes est que beaucoup de carbone est transporté [hors des tourbières] dans les eaux souterraines», explique Cobb. La matière organique dans l'eau donne au liquide la couleur du thé fort, d'où proviennent les rivières à eaux noires, dit-il. "Cette [eau] peut représenter 10 à 20% du flux de carbone total sortant d'une tourbière dégradée."
Une compréhension complète de l'étendue des réserves de carbone de la tourbe et du comportement des marécages reste hors de portée. Ainsi, la capacité de prédire leur comportement, ainsi que la manière dont leurs contributions au cycle mondial du carbone pourraient s'intégrer dans un modèle climatique plus large, reste un objectif difficile à atteindre.
Prévoir l'avenir de la tourbe
À mesure que le climat se réchauffe, les tourbières pourraient prendre l'une des deux manières si elles étaient laissées à elles-mêmes. L'élargissement de la gamme de plantes signifie que l'accumulation de tourbe peut augmenter, en préservant ces zones en tant que puits de carbone. Ou bien, le réchauffement provoque les fluctuations des précipitations qui entraînent la dégradation des tourbières en sources de carbone. Toutes les tourbières ne réagissent pas de la même manière au réchauffement. Les chercheurs ont donc besoin de modèles informatiques pour pouvoir examiner toutes les possibilités.
La modélisation permet aux scientifiques d'estimer les fonctions des tourbières dans des zones où aucune mesure sur le terrain n'a encore été prise. Simuler avec précision le comportement des tourbières permettrait aux chercheurs d’estimer les flux de carbone et de gaz à effet de serre sans se lancer dans l’effort gigantesque de visiter chaque gisement de tourbe sur le terrain.
Mais les chercheurs ont besoin de données pour construire des modèles précis, et les données collectées jusqu'à présent ne sont pas assez complètes pour être utilisées dans des simulations à grande échelle. «Les données sans modèles sont un chaos, mais les modèles sans données sont une fantaisie», déclare Steve Frolking, biogéochimiste de l'Université du New Hampshire, qui développe des modèles informatiques permettant de comprendre comment les réserves de tourbe réagissent aux perturbations naturelles et humaines.
Les modèles climatiques considèrent de petits morceaux de zone à la fois; Les cellules de la grille d'un modèle haute résolution ont une taille d'environ 62 miles carrés. Mais cette zone reste encore trop vaste pour étudier avec précision le comportement des tourbières.
Un autre problème est que chaque tourbière a des caractéristiques d'écoulement d'eau distinctes qui dépendent fortement de facteurs localisés tels que la topographie et la végétation. Comme les petits papillons détrempés, chaque marécage de tourbe est spécial et la création d'un modèle informatique qui représente leur comportement à partir de quelques observations au sol conduit à des écarts énormes lorsqu'elle est appliquée à l'échelle mondiale.
"Où ils se trouvent ou comment ils interagissent ne fait pas partie des détails de ces modèles", explique Frolking. «Et pour la tourbe, cela a un impact important sur son hydrologie. Lorsque vous travaillez à une échelle de 100 km et que vous essayez de modéliser la nappe phréatique à quelques centimètres près, cela devient vraiment très difficile. "
Le troisième problème est le temps. Les tourbières se développent au cours des millénaires, alors que la plupart des modèles climatiques fonctionnent pendant des siècles, explique Thomas Kleinen, modélisateur mondial du cycle du carbone à l'Institut de météorologie Max Planck. Cela rend très difficile de déduire les conditions pour le développement futur d'une tourbière.
Pour pouvoir réellement intégrer les tourbières dans les modèles mondiaux de carbone et de climat, il est nécessaire de disposer de cartes plus complètes, ainsi que de plus amples données sur les types de plantes dans chaque tourbière, où et comment l'eau s'accumule et la profondeur des gisements.
Les données satellitaires sont utiles, de même que les cartes réalisées avec des données collectées par des véhicules aériens sans pilote, mais chacune a ses limites. Les satellites ne peuvent pas pénétrer très loin au-delà de l'épaisse végétation de jungle ou dans le sol. Et tandis que de petits pays comme le Brunei ont cartographié toutes leurs forêts de tourbières avec le LiDAR, un système laser embarqué qui permet, entre autres, de créer des cartes détaillées de la topographie ou de la végétation, il est peu probable que des pays comme l’Indonésie soient à court d’argent, comme l’Indonésie.
Retourner la marée
Alors que les scientifiques se démènent pour rassembler plus de données et rassembler des modèles climatiques mondiaux incluant des représentations précises des tourbières, des efforts sont en cours pour réduire le taux de destruction de la tourbe en Asie du Sud-Est.
L'association indonésienne pour la restauration des tourbières, créée début 2016, a pour objectif de restaurer 4, 9 millions d'acres de tourbières dégradées au cours des cinq prochaines années en réglementant son utilisation. L'agence répertoriera les canaux déjà creusés dans les tourbières, assurera la médiation des droits d'utilisation de la forêt et sensibilisera les résidents locaux aux avantages de la préservation des marais tourbeux. Le gouvernement norvégien et l'Agence des États-Unis pour le développement international (USAID) ont engagé un total de 114 millions de dollars pour les efforts de l'Indonésie.
Le président indonésien, Joko Widodo, a également publié un décret à la fin de l'année dernière interdisant le défrichement de toute nouvelle tourbière, même si des restrictions locales étaient déjà en place. Silvius, de Wetlands International, est sceptique quant à l’interdiction qui fonctionnera, d’autant plus que l’Indonésie a pour objectif de doubler sa production d’huile de palme d’ici 2020. Bien qu’il s’agisse d’une zone agricole de dernier recours, les forêts de tourbières sont l’un des derniers territoires disponible pour l'agriculture.
Et avec la pauvreté généralisée dans la région, Dommain du Smithsonian ajoute que s’attendre à ce que la région renonce aux bénéfices lucratifs tirés de l’huile de palme revient à demander à l’Arabie saoudite d’arrêter de pomper du pétrole.
«Les actions humaines sont régies par les profits à court terme et non par ce qui se passe dans 10, 50 ou même 100 ans», observe Dommain. "Il est difficile de voir qu'il y aura un changement massif dans cette orientation économique."
Toutefois, à mesure que les tourbières basses qui bordent les côtes malaisienne et indonésienne sont drainées pour laisser place à des plantations, elles vont éventuellement sombrer au-dessous du niveau de la mer. Cela pourrait les inonder de façon permanente, rendant la terre impropre à toute agriculture.
Cependant, il existe des moyens de préserver ces habitats tout en les utilisant pour faire pousser des cultures. Les oranges, le rotin, l’arbre à thé et le palmier sagou sont des exemples d’environ 200 cultures pouvant être cultivées dans un marais tourbeux. Certaines entreprises essaient de développer une variété de noix d'illiphe, à partir de Shorea stenoptera, un amoureux des marais, avec des rendements améliorés. Utilisé comme substitut du beurre de cacao dans le chocolat ou dans les crèmes pour la peau et les cheveux, illipe pourrait un jour aider à la réhabilitation de marais tourbeux drainés et dégradés.
"Le gouvernement indonésien constate à présent qu'un plan d'utilisation des terres à base de tourbières drainées pose des problèmes", a déclaré Silvius. "Ils devront éliminer volontairement le produit ou le seront progressivement par la nature lorsque tout sera perdu."
