Identification des moteurs de l'activité de l'anhydrase carbonique dans les sols et son impact sur les échanges sol-atmosphère de CO18O et OCS, deux traceurs complémentaires du cycle du carbone

Autor: Sauze, Joana
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2017
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Popis: Les anhydrases carboniques (AC) sont des enzymes qui catalysent les réactions d'hydratation du CO2 et d'hydrolyse de l’OCS. L’AC présente dans les plantes et les microorganismes du sol influence le bilan atmosphérique d'OCS ainsi que celui du CO18O car les isotopes de l’oxygène sont échangés avec ceux des pools d'eau pendant l'hydratation duCO2. L’utilisation de l’OCS et du CO18O comme traceurs du cycle du C global ouvre une nouvelle voie pour estimer les contributions de la photosynthèse et de la respiration à grande échelle. Ceci requiert néanmoins une meilleure compréhension des facteurs contrôlant l'activité de l’AC des sols. Nous avons étudié le rôle du pH du sol et des communautés microbiennes sur l'activité de l’AC. Nous avons testé l’hypothèse que l'activité de l’AC serait (H1) inhibée dans les sols acides, et que (H2) les échanges isotopiques CO2-H2O seraient réduits dans les sols alcalins. Nous avons également présumé que l'activité de l’AC serait (H3) positivement corrélée à l'abondance des microorganismes phototrophes, et que (H4) la structure des communautés affecterait différemment les flux de CO18O et d’OCS. Nos résultats valident H1 et H2. Ils montrent aussi que les flux de CO2 dans le sol et l'activité d’AC associée sont positivement corrélés à l'abondance des microorganismes phototrophes (H3), tandis que le dépôt d'OCS dans les sols dépend de l'abondance des champignons (H4). Ces résultats sont en cours d’intégration dans un modèle de l'activité de l’AC des sols mondiaux, ce qui permettra une estimation robuste des flux globaux de photosynthèse et de respiration à partir de bilans atmosphériques de COS et CO18O.
Carbonic anhydrases (CA) are a group of enzymes that catalyse CO2 hydration and OCS hydrolysis. The presence of CA in plants and soil microorganisms is responsible for the largest atmosphere-biosphere exchange of OCS but also CO18O, because oxygen isotopes are exchanged with soil and plant water pools during CO2 hydration. Consequently, CO18O and OCS atmospheric mixing ratios have been proposed as complementary tracers of the global C cycle that could open avenues to estimate the contribution of photosynthesis and respiration at global scales. However, a mechanistic understanding of the drivers of CA activity is required. We investigated the role of soil pH and microbial community on soil CA activity. We hypothesised that CA activity should be(H1) inhibited in acidic soils but that (H2) the associated CO2-H2O exchange would also be reduced in alkaline soils. We further assumed that (H3) soil CA activity would be enhanced by an increase in soil phototrophs abundance, but that (H4) soil community structure would affect differently CO18O and OCS fluxes. Our results confirmed H1 and H2. We also confirmed that soil CO2 fluxes and the associated CA activity were positively correlated with phototrophic communities abundance (H3), while soil OCS uptake and the associated CA activity seemed driven by fungal abundance (H4). These findings are now being incorporated into a model of soil CA activity worldwide that will allow robust estimates of photosynthesis and respiration at large scales from the atmospheric budgets of OCS and CO18O.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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