Les vagues de chaleur et la sécheresse record ont laissé les rivières de la côte ouest extrêmement chaudes pour le saumon, littéralement cuit des millions de moules et de palourdes dans leurs coquilles et laissé les forêts prêtes à brûler. L'extraordinaire sévérité de la chaleur et de la sécheresse de 2021, et ses incendies et inondations, beaucoup de gens se demandent si le changement climatique, alimenté par des actions humaines, progresse encore plus vite que les études ne l'avaient prédit et ce que cela signifie pour l'avenir.

En tant qu'écologistes, nous avons vu le changement climatique se produire pendant des décennies sur des sites de recherche à long terme dans les forêts, champs et zones côtières à travers les États-Unis

Une série récente de cinq articles dans la revue Écosphère présente plus de 25 études de cas de ces sites, offrant une perspective unique sur les changements en cours et ce qui est probable à mesure que la planète continue de se réchauffer.

Voici des instantanés de ce que nous voyons de première main dans les sites du réseau de recherche écologique à long terme de la National Science Foundation, de l'effet de l'augmentation des incendies dans les Cascades de l'Oregon au déplacement de la vie marine au large des côtes du Maine, et une résilience surprenante dans les forêts urbaines de Baltimore.

Forêts du nord-ouest du Pacifique

Dans les montagnes Cascade du nord-ouest du Pacifique, les scientifiques ont suivi les changements dans la forêt expérimentale H.J. Andrews, un 16, bassin versant de 000 acres, depuis 70 ans. La forêt est un mélange de pruche ancienne emblématique, cèdres et douglas, beaucoup d'entre eux ont entre 400 et 500 ans; terrain escarpé; vite, cours d'eau à froid; et quelques plantations forestières.

Bien qu'il soit tentant de voir la permanence dans une forêt ancienne, le climat peut dépasser les seuils, poussant même ces écosystèmes dominés par des arbres à longue durée de vie dans des conditions en dehors de tout ce qu'ils ont connu.

Au siècle à venir, la hausse des températures devrait prolonger les sécheresses estivales et augmenter les inondations hivernales, car la neige fond plus tôt ou tombe sous forme de pluie.

Par conséquent, nous anticipons des incendies de forêt plus fréquents et plus sévères, davantage d'arbres meurent et des changements dans les écosystèmes des cours d'eau et des terres. Nouvelle espèce, comme les loups des bois, sont susceptibles d'emménager, tandis que certaines espèces indigènes, comme la chouette tachetée du Nord, disparaître. Nous assisterons également probablement à des changements dans les valeurs publiques et la gestion des terres qui peuvent aider ou nuire à la survie des espèces.

Ces changements vont interagir les uns avec les autres de manière surprenante, peut-être inimaginable, façons. Les réponses biologiques aux changements dans les systèmes physiques ont, jusqu'ici, été subtile et variable, mais cela pourrait changer. Même avec des records remontant à plus de 70 ans, l'ampleur et la direction des changements futurs sont en grande partie incertaines - nous pouvons anticiper certains changements, mais il peut y avoir des points de basculement et des interactions que nous ne comprenons pas encore.

Forêts orientales—rurales et urbaines

Dans le nord-est des États-Unis, les forêts sont plus jeunes parce que les humains ont utilisé la terre plus longtemps et de manière plus intense. Dans la forêt expérimentale de Hubbard Brook dans les Montagnes Blanches du New Hampshire, l'écosystème a fait preuve d'une remarquable résilience aux perturbations.

Il a été créé par le Service des forêts en 1955, et les premières recherches comprenaient la coupe à blanc de bassins versants entiers pour étudier l'impact sur la qualité de l'eau et les écosystèmes.

Les recherches actuelles se concentrent sur la question de savoir si cette capacité de résilience a été dégradée par le changement climatique, pluie acide, l'invasion des ravageurs et des agents pathogènes et la marche inexorable des espèces migratrices climatiques, comme le chêne et le pin qui pourraient supplanter l'érable à sucre et le hêtre qui dominent actuellement la forêt.

Ces résultats récents suggèrent que dans 50 ans, ces forêts de feuillus nordiques ressembleront probablement encore aux communautés que nous voyons aujourd'hui, d'érables à sucre et de hêtres dominant une forêt à couvert fermé. Cependant, les réponses de la croissance des forêts et des espèces d'arbres aux moteurs du changement suggèrent maintenant que leur résilience pourrait être dépassée vers la fin du 21e siècle, résultant en une forêt avec une structure et des services nettement différents.

Cela peut surprendre, mais en comparant les sites de recherche sur les forêts urbaines, comme un site de réseau à Baltimore, avec des forêts rurales, nous avons découvert que certaines forêts urbaines peuvent en fait être plus résilientes. Dans le même article décrivant la résilience à Hubbard Brook, les chercheurs discutent de la façon dont les forêts des régions du centre de l'Atlantique et du sud-est des États-Unis ont subi des changements dans la biodiversité en raison de la suppression des incendies et des populations élevées de cerfs qui n'affectent pas autant les zones naturelles des villes. Ces changements réduisent la résilience de ces forêts, entraînant la perte de chênes et d'une suite de biodiversité et de services écosystémiques associés à ces espèces.

Champs du Midwest

La station biologique de Kellogg, dans le sud-ouest du Michigan, est le seul site de recherche écologique à long terme en milieu agricole. Insectes, et comment ils pourraient changer dans un avenir qui se réchauffe, sont une préoccupation.

Les recherches menées ici montrent comment l'arrivée de prédateurs envahissants a modifié les communautés de prédateurs et de proies indigènes et exotiques d'une manière qui peut rendre les écosystèmes moins résilients. Les espèces envahissantes ont le potentiel de remodeler les interactions entre des communautés entières, influençant à son tour la fonction écosystémique et les services écosystémiques.

Comme les changements climatiques, le déplacement d'espèces en dehors de leur aire de répartition naturelle peut avoir des conséquences profondes sur la biodiversité et le fonctionnement des communautés dans les zones envahies. Dans les écosystèmes agricoles du centre-nord des États-Unis, les invasions successives de prédateurs exotiques de coccinelles ont influencé la structure de la communauté et les processus écosystémiques avec un effet de grande envergure sur les écosystèmes naturels et gérés. Maintenant, la question est de savoir si le changement climatique affectera les communautés d'insectes, avec des implications pour la gestion des ravageurs et la perte d'espèces indigènes

La vie marine changeante dans l'Atlantique

Les changements de biodiversité sont particulièrement dynamiques dans les sites marins côtiers.

En 2012, un chercheur a rapporté avoir vu un crabe bleu, Callinectes sapidus , baignade dans l'estuaire du site de recherche écologique à long terme de l'écosystème de Plum Island, un estuaire dans le nord-est du Massachusetts que nous appelons PIE. Le site se trouve dans les eaux plus froides du golfe du Maine et à 114 km au nord de la limite nord historique des crabes bleus.

Puis, en 2014, un crabe violoniste mâle, Minuca pugnax , monté. Comme le crabe bleu, sa limite nord historique était au sud de PIE. Des enquêtes sur le terrain ont révélé que les crabes violonistes n'étaient plus seulement dans la PIE, mais aussi loin au nord que le Maine.

Le déplacement vers le nord de l'habitat de ces crabes à mesure que l'eau se réchauffe reflète ce que les scientifiques voient pour les espèces marines à l'échelle mondiale à mesure que les températures mondiales augmentent.

Le mouvement des espèces dans les aires de répartition non indigènes, que ce soit en tant qu'espèce introduite ou via des changements d'aire de répartition induits par le climat, représente une perturbation biologique dans le système. Ce que cela signifiera pour ces espèces à l'avenir, et la structure, fonction et services des écosystèmes dans lesquels ils se déplacent, est moins clair. Les écosystèmes marins côtiers sont particulièrement dynamiques, et nos collègues des sites du Massachusetts, Virginie, Géorgie, La Floride et la Californie nous aident à comprendre et à prévoir ces effets.

Suivre le changement aujourd'hui pour répondre à l'avenir

Ces instantanés reflètent les changements ailleurs dans le Réseau de recherche écologique à long terme.

Le réseau en compte environ 2, 000 chercheurs sur 28 sites à travers le pays ainsi qu'en Antarctique et sur un récif corallien du Pacifique. Ensemble, ils représentent des milliers d'années d'observation et d'expérimentation sur le terrain. Leurs recherches alimentent l'analyse du climat mondial, comme le rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat qui devrait être publié le 9 août, 2021.

Prédire l'avenir des écosystèmes est difficile, en particulier sous une force d'accélération comme le changement climatique. Ces vastes ensembles de données à long terme, with everything from changes in soil nutrients to the growth and decline of animal species, provide insight into the changes underway to guide responses for the future.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.