Étudier le changement climatique dans les chambres à atmosphère contrôlée

L'Université de Sheffield est fière de ses installations à environnement contrôlé. Le département des sciences animales et végétales abrite un total de 58 chambres et enceintes à environnement contrôlé ultramodernes dédiées à la culture des plantes. Elles sont en mesure de simuler n'importe quel climat, de l'Arctique aux tropiques.

L'Université de Sheffield a célébré son centième anniversaire en 2005. Fondée en 1905, l'histoire de l'université remonte au début du XIXe siècle avec la fondation de la Sheffield School of Medicine en 1828. Aujourd'hui, l'université comprend 70 départements universitaires et compte plus de 24 000 étudiants. Le centre de recherche du département des sciences animales et végétales jouit d'une solide réputation, notamment en phytologie, en zoologie et en écologie microbienne. Ses installations de culture des plantes sont également remarquables - un environnement contrôlé de chambres et d'enceintes dédiées à l'étude de la croissance des plantes réparties aux quatre coins du globe et de divers écosystèmes face aux changements climatiques.

Contrôler l'environnement

Bien que les chambres de culture des plantes fassent partie du département des sciences animales et végétales de l'Université de Sheffield, d'autres départements, notamment celui de biologie moléculaire et de biotechnologie, utilisent également les conteneurs à la pointe de la technologie. Les surfaces hors œuvre brute des plus grandes chambres mesurent plus de 15 m2. Les chambres sont pilotées par ordinateur et surveillent la température, l'humidité, le rayonnement photo-synthétiquement actif, ainsi que la concentration de dioxyde de carbone. Les chambres mesurent l'humidité et le CO2 avec les produits Vaisala. Les chambres les plus récentes sont équipées des sondes de dioxyde de carbone Vaisala CARBOCAP® GMP343. « Nous allons également utiliser les sondes Vaisala dans tous nos nouveaux projets », déclare Darren Rose, responsable du laboratoire du département.

Dans les environnements contrôlés, les températures peuvent varier entre la saison estivale et hivernale, l'humidité entre celle de la toundra sèche et d'une forêt tropicale humide, et enfin la concentration de CO2 peut passer d'une valeur correspondant à l'air ambiant à une concentration élevée de CO2 pouvant atteindre 2 000 ppm. Actuellement, des travaux sont consacrés à l'extension de la plage de contrôle du CO2 pour un certain nombre de chambres pour passer des niveaux inférieurs à la valeur ambiante de 180 ppm à des concentrations élevées de 4000 ppm, quelle que soit la concentration de CO2 ambiant en extérieur, qui est généralement d'environ 380 ppm.

Tourné vers le futur

Les chambres de l'Université de Sheffield peuvent simuler n'importe quel environnement sur Terre. Les recherches menées dans les enceintes visent à déterminer les conséquences des changements climatiques et atmosphériques sur les plantes. Puisqu'il est assez évident que la concentration atmosphérique de CO2 augmentera à l'avenir, il est important d'étudier l'impact d'une haute concentration de CO2 sur la végétation terrestre et ses conséquences sur les écosystèmes actuels. La concentration de CO2 dans l'atmosphère, la distribution globale de la végétation et sa structure, ainsi que le climat actuel sont liés de manière extrêmement complexe. Et tout changement affecte l'ensemble des cycles terrestres du carbone entre l'atmosphère et la biosphère.

Il est également important pour la production alimentaire de comprendre les conséquences du changement climatique sur la croissance des cultures. Un changement climatique aura également un impact sur le nombre et les espèces d'organismes nuisibles et de maladies capables de dévaster les cultures. Plus il y a d'études expérimentales menées dans les chambres de culture des plantes et mieux il sera possible d'élaborer des modèles exacts des scénarios climatiques futurs probables. En plus d'étudier les changements futurs du climat, les environnements contrôlés simuleront également des événements climatiques passés. Ainsi, il sera bientôt facile de créer un environnement polaire avec une concentration en CO2 inférieure à la normale, simulant une période glaciaire préhistorique en pressant quelques boutons. La simulation d'un climat passé aide les chercheurs à comprendre l'effet du changement climatique sur l'évolution des plantes.

Étalonnages de chambre

L'utilisation fréquente et les normes élevées à respecter impliquent un entretien régulier des chambres, à raison d'au moins une fois tous les 6 mois. « Nous avons une procédure d'étalonnage très stricte », explique Darren Rose qui, en tant que responsable du laboratoire, veille au bon fonctionnement de l'installation. Un kit d'étalonnage composé de l'instrument de mesure portable de l'humidité et de la température Vaisala HUMICAP® HM70 et d'une sonde de dioxyde de carbone Vaisala CARBOCAP® GMP343 est fréquemment utilisé pour les vérifications sur le terrain de la chambre.

Projets d'agrandissement

Le département des sciences animales et végétales prévoit d'agrandir ses impressionnantes installations en construisant deux serres de recherche et une enceinte de culture dédiées à la simulation polaire. Grâce aux nouvelles installations, la zone à environnement contrôlé s'agrandira d'environ 500 m2. Elle permettra de commander et de surveiller la température, l'humidité, la lumière et la concentration de CO2.

L'article a été publié pour la première fois dans Vaisala News 169/2005 (Maria Uusimaa, Vaisala Helsinki, Finlande).