Une étude des écosystèmes forestiers qui fournissent un habitat à des espèces rares et menacées le long des ruisseaux et des rivières de Californie révèle que certaines de ces zones écologiquement importantes bénéficient par inadvertance de l'eau que les humains détournent pour leurs propres besoins. Bien que cela semble une aubaine à court terme pour ces écosystèmes, l'approvisionnement artificiel crée une dépendance involontaire vis-à-vis de sa générosité, menace la survie à long terme des communautés naturelles et met en lumière la nécessité de changer la façon dont l'eau est gérée dans tout l'État.

« Nous devons être plus intentionnels dans l'intégration des besoins en eau des écosystèmes lorsque nous gérons l'eau, à la fois pour les organismes aquatiques et les espèces terrestres, " a déclaré Mélissa Rohde, l'auteur principal d'une étude publiée le 14 juin, 2021 dans le Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) . "Ces écosystèmes forestiers sont dans un état précaire parce que nous avons perturbé les processus hydrologiques naturels dont dépendent ces espèces végétales pour soutenir et maintenir des processus vitaux clés."

Dans le climat méditerranéen saisonnier sec de la Californie, les plantes et les animaux sont adaptés pour dépendre des précipitations et de la recharge en eau du sol pendant les saisons hivernales et printanières des pluies pour la reproduction et la croissance pendant les étés généralement secs. Une fois l'humidité du sol épuisée, espèces d'arbres souvent trouvées dans les couloirs de cours d'eau tels que les saules, peupliers et chênes, utilisent généralement les eaux souterraines des profondeurs plus profondes. Cependant, comme Rohde, qui a dirigé l'étude en tant que doctorant. candidat au State University of New York College of Environmental Science and Forestry (ESF) et scientifique avec The Nature Conservancy of California, et ses collègues ont découvert, l'histoire était plus compliquée.

En analysant cinq années de données sur la verdure de la végétation à partir d'images satellites, les chercheurs ont découvert que dans certains cas, ces écosystèmes ont été affectés par des "subventions d'eau" délivrées via la régulation humaine des rivières, canaux agricoles et rejets des stations d'épuration. Cette découverte, Rohde a dit, était un "esprit bender". Les forêts altérées au bord des cours d'eau dans les régions les plus arides de l'État sont restées plus vertes plus longtemps pendant la saison sèche et étaient moins sensibles aux changements des niveaux des eaux souterraines que les écosystèmes naturels.

La plupart des écosystèmes de cours d'eau les plus altérés se trouvent dans la vallée centrale de Californie, le pôle agricole de l'État, qui produit un tiers des produits destinés aux États-Unis. Depuis la ruée vers l'or dans les années 1850, l'établissement humain massif qui a suivi a conduit au défrichement de 95 pour cent des zones boisées naturelles des plaines inondables de la région. Ces forêts riveraines isolées et restreintes, ou riveraines, fournissent maintenant un habitat important pour les espèces menacées et en voie de disparition.

Alors que l'eau est détournée des rivières vers les canaux pour accueillir l'urbanisation et l'industrie agricole de plusieurs milliards de dollars, il crée un environnement artificiellement stable pour les écosystèmes forestiers riverains et un « vivre vite, mourir jeune" phénomène favorisant les arbres à croissance rapide qui culminent puis déclinent en quelques décennies. Mais d'autres fonctions clés de l'écosystème, comme la régénération de nouveaux peuplements forestiers et leur évolution dans le temps, sont compromis par les modifications importantes du débit des cours d'eau et des canaux fluviaux, qui sont fixés en place et ne créent plus de nouvelles zones inondables où les jeunes arbres peuvent s'établir.

« Nous appelons ces forêts les « morts-vivantes » parce que le sol forestier est dépourvu de gaules et d'arbres plus jeunes qui peuvent remplacer les arbres matures lorsqu'ils meurent, " a déclaré Rohde. Cela a des répercussions liées à l'habitat des espèces en voie de disparition, biodiversité, séquestration du carbone et changement climatique.

Rohde a dit, "La Californie est l'une des régions les plus riches en biodiversité au monde, contenant plus d'espèces que le reste des États-Unis et du Canada réunis. Au milieu de la sixième extinction de masse, la durabilité à long terme des écosystèmes fluviaux californiens et la préservation des espèces rares et endémiques qui y vivent reposent désormais sur la volonté délibérée, gestion coordonnée des ressources et des agences gouvernementales. » Elle et TNC utiliseront les enseignements de l'étude pour fournir des conseils scientifiques aux agences californiennes des ressources naturelles pour la gestion durable des écosystèmes dépendants des eaux souterraines dans tout l'État.

L'équipe de recherche a mené la PNAS étudier à l'aide de données en ligne accessibles au public et de Google Earth Engine, un outil open source pour analyser les données des satellites et d'autres ensembles de données spatiales mondiales. "Nos méthodes et résultats ouvrent un tout nouveau monde de possibilités de recherche interdisciplinaire et de moyens par lesquels les praticiens de l'eau peuvent prendre en compte les besoins en eau des écosystèmes pour parvenir à une gestion durable de l'eau, " dit Rohde.

Jean Stella, professeur à l'ESF et docteur Rohde. conseiller, est le chercheur principal de la subvention de la National Science Foundation qui a financé l'étude. Il a dit, "Ce travail est révolutionnaire car Melissa a pu combiner plusieurs grands ensembles de données de manière innovante pour comprendre comment le climat et la gestion de l'eau interagissent pour mettre ces écosystèmes sensibles en danger. Ses découvertes sont importantes pour la gestion durable des eaux souterraines, non seulement dans toute la Californie, mais dans les régions du monde limitées en eau. En exploitant et en intégrant de manière créative ces grands ensembles de données environnementales, nous pouvons désormais répondre aux questions de gestion des ressources à une échelle qui était auparavant impossible."