Le bétail peut-il lutter contre le changement climatique ?

L'alliance de recherche au Buck Island Ranch d'Archbold permet de mieux comprendre le cycle du carbone entre le bétail et les pâturages.

Notre nouvelle série de vidéos en six parties examine le cycle du carbone dans les pâturages, le rôle de la séquestration du carbone dans l'atténuation du changement climatique, le recyclage et les sous-produits, les différences entre le méthane et le dioxyde de carbone, et le rôle de l'agriculture dans la lutte contre le changement climatique.

Dans les vastes paysages où le bétail gambade et les plantes s'épanouissent, des processus écologiques complexes se déroulent, façonnant l'air que nous respirons et le sol qui se trouve sous nos pieds.

Au Buck Island Ranch d'Archbold à Lake Placid, en Floride, une équipe de chercheurs interdisciplinaires a étudié les émissions de carbone et le potentiel de séquestration du ranch de 10 500 acres qui abrite plus de 3 000 bovins de boucherie. Parmi les partenaires de recherche d'Archbold figure une équipe d'agronomes d'Alltech, une entreprise mondiale qui crée des solutions nutritionnelles permettant d'améliorer la santé et les performances des plantes et des animaux et de réduire l'impact environnemental de l'industrie agroalimentaire.

Ensemble, les chercheurs d'Archbold ont créé un modèle permettant d'estimer l'empreinte carbone du ranch, et les résultats sont stupéfiants.

En moyenne, Buck Island Ranch séquestre chaque année plus de carbone qu'il n'en émet. C'est un puits de carbone net !

La recherche a montré qu'il est possible de produire du bœuf sans émission de carbone au Buck Island Ranch d'Archbold, et que ce potentiel pourrait s'étendre à d'autres exploitations d'élevage de bœuf dans le monde.

"Chaque année, nous séquestrons 1 201 tonnes d'équivalent CO₂ ", a déclaré Betsey Boughton, directrice de l'agroécologie chez Archbold. "Et tout ce travail peut être étendu à d'autres régions du monde.

Cette information surprend de nombreuses personnes qui considèrent l'agriculture uniquement comme une source d'émissions.

"Le discours que les gens ont entendu est que les vaches sont mauvaises pour l'environnement", a-t-elle déclaré. Nous nous sommes donc dit : "Attendez, ce n'est pas si simple". Les animaux qui broutent peuvent en fait modifier la fonction des prairies. Les vaches mangent l'herbe et ne permettent pas à la décomposition de se produire sur le sol. En l'absence de vaches, les émissions de carbone augmentent.

"Nous essayons de faire comprendre aux gens qu'il ne s'agit pas d'une réponse noire ou blanche", a-t-elle ajouté. "C'est une question complexe et nous devons prendre en compte tous les aspects de la question.

Bien qu'il s'agisse d'une question complexe, la recherche a montré que l'agriculture peut être l'une des armes les plus puissantes dans la lutte contre le changement climatique.

Cette collaboration a permis de mieux comprendre le cycle du carbone entre le bétail et les pâturages, qui n'est pas uniquement axé sur les émissions de gaz à effet de serre (GES) de l'animal, mais aussi sur la photosynthèse, les émissions naturelles de GES de la terre et la séquestration du carbone dans le sol.

Cette série vidéo en six parties (durée : environ 21 minutes) explore la manière dont le bétail au pâturage affecte le cycle du carbone, le rôle de la séquestration du carbone dans l'atténuation du changement climatique, ainsi que d'autres informations clés dévoilées par l'alliance de recherche collaborative.

Partie 1 : Air et terre (Cliquez ici pour la vidéo)

L'alliance de recherche, dirigée par le Dr Boughton, étudie la relation complexe entre le bétail et l'environnement afin de découvrir l'impact du bétail sur l'écosystème et vice versa.

Au lieu de s'appuyer sur des estimations standard des émissions de GES, l'équipe de recherche du Buck Island Ranch d'Archbold utilise des tours de flux de Foucault pour mesurer directement les GES dans l'atmosphère et évaluer la capture du carbone par le sol. Elle recueille également des échantillons de sol, gère une base de données d'échantillons de sol et suit les schémas de pâturage du bétail à l'aide d'un GPS. En comparant les données passées sur la gestion du bétail et des pâturages, la croissance des plantes et la biodiversité du sol avec les données actuelles, ils peuvent analyser l'impact des changements dans les pratiques de nutrition et de gestion sur l'écosystème du ranch.

Avec l'aide d'Alltech E-CO2, Archbold a utilisé l'historique des opérations et des données économiques pour modéliser les émissions totales de GES du ranch sur plusieurs années. Ensuite, Alltech a aidé à mettre Archbold en contact avec l'université de l'Illinois et HabiTerre, une société technologique qui surveille, mesure et analyse l'impact environnemental, afin de créer un modèle d'émissions de GES sur le ranch qui inclut la séquestration.

Située dans la partie amont des Everglades de Floride, Buck Island comprend une combinaison de pâturages améliorés, de pâturages semi-natifs, de zones boisées et de zones humides. Selon M. Boughton, le fait que Buck Island soit un puits de carbone net est particulièrement remarquable car la terre est très humide.

"Nous avons plus d'émissions que d'autres endroits parce que nous sommes très humides. Dix-neuf à 30 % des émissions de méthane provenant de nos pâturages sont dues au bétail, mais le reste provient des sols humides et des zones humides", a-t-elle déclaré. "Ceux-ci constituent donc une source de méthane très importante que les gens ne reconnaissent pas toujours.

Les régions plus sèches pourraient constituer des puits de carbone encore plus importants. Les émissions y sont probablement moindres, mais le potentiel de piégeage du carbone pourrait être le même, voire plus important.

Partie 2 : Les ruminants et le méthane (Cliquez ici pour la vidéo)

Les ruminants, comme les bovins et les ovins, ont un système digestif unique caractérisé par une grande chambre située à l'avant de l'estomac. Cette chambre, appelée rumen, est remplie de divers micro-organismes tels que des bactéries, des levures, des protozoaires et des champignons. Ces micro-organismes contribuent à la digestion de substances que l'homme ne peut pas digérer, telles que l'herbe et l'azote non protéique.

Le méthane, un sous-produit naturel de ce processus de fermentation dans le rumen, est au centre des préoccupations des chercheurs qui explorent des méthodes innovantes pour mesurer et réduire sa production. L'une des façons de mesurer la production de méthane consiste à utiliser des modèles de fermentation in vitro tels que l'IFM d'Alltech. Encourager la population microbienne du rumen à produire moins de méthane est considéré comme une approche viable et naturelle pour réduire les émissions de méthane chez les ruminants.

Les chercheurs travaillent à la mise au point d'additifs alimentaires destinés à réduire le méthane chez le bétail, mais il est entendu que le méthane est nécessaire à une bonne fermentation. Pousser la réduction du méthane au-delà d'un certain seuil, généralement au-delà de 30 % d'inhibition, peut avoir des effets négatifs sur la digestibilité du régime alimentaire et les performances des animaux.

Partie 3 : La différence entre le méthane et le CO₂ (Cliquez ici pour la vidéo) 

Il est essentiel de comprendre la distinction entre le comportement du carbone dans la production de combustibles fossiles et dans l'agriculture, en particulier dans les discussions sur l'impact de l'élevage sur le réchauffement climatique. La production de combustibles fossiles implique un rejet unidirectionnel de CO₂ dans l'atmosphère, contrairement au processus cyclique de l'agriculture.

La production animale est une composante du cycle du carbone, qui décrit la manière dont le carbone se déplace dans le système. En mesurant simplement les émissions de carbone des animaux, on ne tient pas compte du carbone absorbé par l'écosystème et de l'apport de carbone aux animaux.

La photosynthèse, processus par lequel les plantes convertissent le dioxyde de carbone en hydrates de carbone, est essentielle au maintien de la vie sur Terre. Lorsque les vaches consomment des plantes, elles digèrent l'énergie qu'elles contiennent, émettant ainsi du CO₂ et du méthane.

Bien que le méthane soit préoccupant, il se décompose généralement dans l'atmosphère en l'espace de 10 à 12 ans et retourne dans l'atmosphère sous forme de CO₂, ce qui n'entraîne aucune contribution nette de carbone.

L'élimination du méthane de l'environnement a un effet refroidissant, contrairement au CO₂, qui continue à contribuer au réchauffement de la planète. Les données de la National Oceanic and Atmospheric Administration montrent que le CO₂ est le principal responsable du réchauffement de la planète depuis l'ère industrielle, plutôt que le méthane ou les CFC.

En d'autres termes, le CO₂ est un gaz stocké qui n'a pas de cycle d'élimination naturelle et qui a une longue durée de vie. Les gaz stockés s'accumulent au fil du temps parce qu'ils restent dans l'environnement. En revanche, le méthane est un gaz de flux qui a un cycle d'élimination naturel grâce aux réactions chimiques qui se produisent dans l'atmosphère - et il peut être absorbé par le sol et la végétation.

Partie 4 : Les vaches et le recyclage (Cliquez ici pour la vidéo)

"Les vaches sont un élément très important de notre sécurité alimentaire", a déclaré le Dr Vaughn Holder, directeur de la recherche sur la viande bovine chez Alltech. "Les vaches ont la capacité unique de prendre des choses que nous ne pouvons pas manger et de les transformer en choses que nous pouvons manger. Il s'agit d'un concept que nous appelons "upcycling", selon lequel elles produisent plus de protéines comestibles pour l'homme qu'elles n'en consomment.

Cela signifie que les vaches transforment des ressources non comestibles en aliments nutritifs, tels que du lait et de la viande de haute qualité.

En outre, les vaches utilisent efficacement des sous-produits qui, autrement, poseraient des problèmes d'élimination. Si ces sous-produits étaient compostés au lieu d'être traités par les vaches laitières, leur empreinte carbone serait multipliée par cinq. S'ils étaient envoyés dans des décharges, leur empreinte carbone serait multipliée par 50.

Il est essentiel de comprendre ces implications lorsque l'on envisage de modifier les systèmes alimentaires, en soulignant le rôle que jouent les vaches dans l'atténuation des émissions de gaz à effet de serre.

Partie 5 : Pâturage et photosynthèse (Cliquez ici pour la vidéo)

Le pâturage du bétail influence considérablement le cycle du carbone en augmentant la croissance des racines, en réduisant la décomposition et en modifiant la composition des plantes. Les recherches démontrent que les pâturages où paissent des bovins peuvent avoir un effet de refroidissement net sur l'environnement en raison de l'augmentation de la capture du carbone et de la réduction des émissions.

Le Dr Holder explique : "Lorsque vous retirez le bétail de ce pâturage, la production de méthane diminue légèrement parce que le méthane des vaches n'est plus présent dans l'histoire. Mais ensuite, [sans les vaches], la séquestration par l'environnement diminue considérablement. Vous vous retrouvez en fait avec un pâturage qui émet des émissions nettes sans bétail. Ainsi, non seulement aucun aliment n'est produit à partir de ce pâturage, mais ce dernier émet désormais plus de carbone, plus d'équivalents de gaz à effet de serre qu'il n'en émettait l'hiver lorsqu'il y avait du bétail".

Le retrait du bétail de ces pâturages entraîne une diminution du piégeage du carbone et une augmentation des émissions, ce qui met en évidence l'interaction entre le pâturage, la croissance des plantes et le cycle du carbone. Les pratiques de pâturage affectent non seulement l'absorption du carbone par les plantes, mais aussi la rétention du carbone dans le sol, ce qui souligne le rôle du bétail dans le piégeage du carbone.

"Nous devons considérer cela comme un système holistique", a déclaré M. Holder. "Nous devons prendre en compte les émissions et l'absorption par la terre et la façon dont nos pratiques de gestion affectent la séquestration du carbone.

Partie 6 : Séquestration du carbone (Cliquez ici pour la vidéo)

La séquestration du carbone consiste à transférer le CO₂ dans le sol, en maintenant un équilibre entre les entrées et les sorties. La croissance des racines des plantes et l'activité microbienne dans le sol jouent un rôle crucial dans la conversion du carbone capturé en une forme plus permanente. L'étude du microbiome du sol est essentielle pour comprendre et améliorer la séquestration du carbone.

"Je pense que la séquestration du carbone offre aux éleveurs une situation intéressante où tout le monde est gagnant, car les pratiques qui améliorent la séquestration du carbone améliorent également la production de fourrage", a déclaré M. Boughton. "Ainsi, l'irrigation, le pâturage tournant, l'intégration des légumineuses sont autant de facteurs qui augmentent la productivité."

Les systèmes de pâturage bien gérés peuvent avoir un impact positif sur le piégeage du carbone, tandis que le surpâturage a un effet négatif. Les recherches futures visent à appliquer les modèles développés au Buck Island Ranch pour comprendre la séquestration du carbone dans le monde entier.

Vidéo de présentation : Une vidéo supplémentaire de six minutes donne un aperçu de l'alliance de recherche Archbold-Alltech.

À propos de la station biologique d'Archbold

La mission d'Archbold est de développer et de partager les connaissances scientifiques nécessaires pour protéger la vie, les terres et les eaux de Floride et d'ailleurs. Pour en savoir plus sur sa mission, consultez le site archbold-station.org.