El Niño/Oscillation australe (ENSO) est un phénomène climatique mondial plus connu pour la phase El Niño caractérisée par des températures chaudes à la surface de la mer dans l'est de l'océan Pacifique, des tempêtes hivernales intenses et de fortes précipitations. El Niño a un impact sur les plantes, les animaux et les personnes du monde entier en dévastant les pêcheries du Pacifique, en déclenchant des sécheresses dans certaines parties du monde et en provoquant des inondations massives dans d'autres.

De nombreux modèles prédisent que le changement climatique alimentera des événements El Niño plus forts et plus fréquents. Cependant, notre connaissance de l'ENSO et de son influence sur les écosystèmes à partir de documents historiques ou instrumentaux ne remonte qu'à environ 200 ans, ce qui rend difficile de comprendre ce que l'avenir à long terme réservera à un monde dominé par El Niño.

Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de l'Utah a créé une analyse fine de l'impact d'El Niño sur les communautés animales au cours des 12 000 dernières années. L'étude a été publiée en ligne dans la revue Science le 8 septembre 2022.

Dans la nouvelle étude, les auteurs ont exploité un site côtier d'abris sous roche appelé Abrigo de los Escorpiones (Escorpiones), l'une des collections les plus importantes et les mieux datées d'os de vertébrés déposés par des humains et des rapaces sur la côte pacifique de l'Amérique du Nord. Le site a été fouillé par Ruth Gruhn et Alan Bryan de l'Université de l'Alberta entre 2000 et 2004. Pour cette étude, les auteurs se sont concentrés sur la faune ichtyologique et aviaire, en identifiant des espèces à partir de petits fragments d'os. Ils ont ensuite comparé les assemblages fauniques aux couches de sédiments du lac Pallcacocha en Équateur, l'un des enregistrements continus les plus largement appliqués des événements préhistoriques El Niño.

Leur analyse a révélé un schéma frappant :lorsque cinq événements El Niño majeurs ou plus se produisaient par siècle, les écosystèmes marins et terrestres se restructuraient de façon spectaculaire vers une phase de faible productivité marine et de productivité terrestre élevée. Le point de basculement de cinq par siècle s'est produit pour la première fois il y a environ 7 000 ans et s'est poursuivi pendant plusieurs millénaires, entraînant une période de productivité marine stable mais faible.

Si de forts événements El Niño augmentent à l'avenir, comme le prévoient de nombreux modèles climatiques, ce seuil écologique suggère qu'ENSO jouera un rôle de plus en plus important dans le contrôle de la structure des futurs écosystèmes terrestres et marins du Pacifique oriental, et plus largement de la biosphère terrestre.

"Notre fenêtre d'expérience limitée avec El Niño nous amène à penser que plus d'El Niño équivaut à plus de variabilité, plus de changement, plus de changements. Mais nos perceptions sont basées uniquement sur une fenêtre de temps très étroite à l'ère moderne qui, sur le grand schéma de choses, est une période où El Niño est très rare", a déclaré Jack Broughton, professeur d'anthropologie à l'Université de l'Utah et auteur principal de l'étude. "Nous avons montré que dans l'ensemble, beaucoup d'El Niño équivaut à beaucoup de stabilité. Pour les communautés côtières du Pacifique oriental, cela signifie une étendue stable d'écosystèmes marins improductifs. Et cela a d'énormes implications pour tant d'aspects différents de la vie sur Terre. ."

Dans les années sans El Niño, la côte est du Pacifique regorge de vie grâce à l'eau froide et riche en nutriments qui remonte à la surface et soutient les communautés de plancton sur lesquelles repose la vie marine. Pendant El Niño, la surface de la mer devient beaucoup plus chaude, ce qui fait chuter les densités de plancton. Cela se répercute sur les niveaux trophiques supérieurs - les petits poissons qui mangent le plancton, les plus gros poissons qui mangent les petits poissons, les oiseaux qui mangent les poissons, les mammifères marins qui mangent les oiseaux et les poissons. En revanche, El Niño provoque de fortes pluies dans les écosystèmes terrestres de la région, produisant une aubaine de productivité pour les ressources terrestres. Cela concorde avec une étude de 2015 dans laquelle Broughton et ses collaborateurs ont découvert que les populations de lapins étaient fortement contrôlées par la variation d'El Niño, sur la base des données d'Escorpiones et du lac Pallcacocha.

En plus des implications pour l'avenir, les résultats éclairent des moments importants de notre passé, y compris la migration humaine vers les Amériques, l'utilisation humaine variable des habitats côtiers et intérieurs et l'extinction du canard incapable de voler Chendytes.

Un abri sous roche et un lit de lac :des archives extraordinaires

La pluie et l'eau des hautes terres environnantes se sont déversées dans le lac Pallcacocha au cours des 12 000 dernières années. Lors des grands orages qui sont la signature des événements El Niño, un énorme volume de matériaux se déverse dans le lac et se dépose sur le fond en une épaisse couche de couleur claire. Dans les années où il y a moins d'événements El Niño, les sédiments se déposent en couches beaucoup plus minces et plus sombres. Des travaux antérieurs ont daté chaque couche au radiocarbone et les ont divisées en incréments de cent ans. Les bandes épaisses correspondaient précisément aux enregistrements instrumentaux et historiques d'événements El Niño puissants au cours des 200 dernières années.

L'abri sous roche d'Escorpiones, situé sur la côte nord-ouest de la Basse-Californie, au Mexique, contient un dépôt de 26 pieds (8 mètres) de profondeur de coquillages, d'ossements d'animaux et d'artefacts archéologiques, avec 97 datations au radiocarbone qui révèlent une histoire de 12 000 ans. histoire chronologique de la déposition des humains et des rapaces. Cette étude a identifié 18 623 spécimens de poissons marins et d'oiseaux marins et terrestres représentant 132 espèces, un travail minutieux qui a été réalisé au cours des 14 dernières années. Les chercheurs ont organisé les spécimens en incréments de 100 ans pour s'aligner sur le dossier paléo-ENSO.

Pallcacocha a révélé une quasi-absence d'ENSO il y a entre 11 000 et 7 000 ans, la fréquence d'El Niño augmentant considérablement il y a 7 000 à 5 000 ans. Dans le dossier Escorpiones, les espèces d'oiseaux et de poissons étaient extrêmement variables avant l'émergence d'ENSO. Lorsque El Niño est entré dans la phase de haute fréquence, les communautés animales se sont fortement restructurées, puis sont restées relativement stables. Les oiseaux marins, tels que les guillemots marmettes et les puffins, et les espèces de poissons associées aux eaux froides, telles que les sébastes et les bars de varech, étaient en grande abondance lorsque les événements El Niño étaient rares, mais ont diminué de façon spectaculaire après le début de la phase de haute fréquence. De plus, les espèces d'oiseaux terrestres ont explosé pendant les fortes années d'El Niño.

"Ce chiffre magique correspond à cinq événements El Niño puissants par siècle - nous ne nous sommes pas contentés de le regarder. Il est basé sur des tests statistiques qui nous montrent que des faunes entières changent de cette manière, et pas seulement quelques espèces isolées", a déclaré Broughton. /P>

Migration humaine, utilisation des terres et extinction des canards incapables de voler

Ce point de basculement écologique a de vastes implications, y compris pour notre compréhension de la colonisation humaine des Amériques. Les résultats corroborent l'"hypothèse de la route du varech" selon laquelle les premiers colons auraient suivi des forêts de varech saines du nord-est de l'Asie, à travers le détroit de Béring et jusqu'aux Amériques. Selon les archives d'Escorpiones, la côte est du Pacifique possédait des forêts de varech riches en nutriments et exemptes d'El Niño il y a environ 12 000 ans, lorsque les humains auraient fait le voyage.

L'étude montre également que les peuples du passé étaient sensibles à ces changements, passant beaucoup plus de temps sur la côte - à Escorpiones - pendant les périodes où El Niño était peu fréquent et où l'environnement marin était très productif. Ils se sont éloignés du site, vraisemblablement vers l'intérieur, pendant les années El Niño, lorsque les habitats terrestres ont prospéré.

"Ce dossier donne un aperçu de la façon dont les populations passées se sont adaptées aux défis spécifiques causés par le changement climatique, dans ce cas en migrant vers des environnements plus productifs lorsque les écosystèmes côtiers ont décliné", a déclaré Brian Codding, professeur d'anthropologie à l'U et co-auteur sur le étude. L'enregistrement de la fréquence d'utilisation des sites humains était basé sur les tendances des fréquences d'artefacts récupérés par siècle.

Les résultats suggèrent également qu'El Niño a joué un rôle dans l'extinction de Chendytes , un canard incapable de voler de la taille d'une oie qui aurait été surchassé par les humains. Escorpiones a fourni le récit le plus détaillé de l'histoire du canard et suggère que, alors que les gens en mangeaient depuis au moins 6 000 ans, il n'a disparu qu'autour de la période où les fréquences d'El Niño augmentaient de façon spectaculaire et où il y avait beaucoup d'autres changements dans l'écologie marine, y compris les dépressions d'autres oiseaux marins.

"Le dossier détaillé d'Escorpiones illustre l'importance du changement environnemental dans la conduite de l'extinction de Chendytes , qui a enduré des millénaires de prédation humaine pour disparaître après que les événements El Niño soient devenus plus fréquents », a déclaré Tyler Faith, professeur agrégé d'anthropologie à l'U, conservateur au Musée d'histoire naturelle de l'Utah et co-auteur de l'étude.

Étapes suivantes

Il y a certaines limites à l'étude. Le lac n'enregistre que des événements El Niño modérés ou forts, de sorte que les auteurs n'ont pas pu évaluer si des événements El Niño faibles ont eu un impact sur les faunes. D'autres travaux évaluant les schémas entre les événements El Niño faibles et forts pourraient clarifier ce problème. Pour mieux comprendre ces modèles, les chercheurs analysent actuellement comment les mammifères tels que les phoques, les loutres de mer et les lions de mer ont été touchés par El Niño et si des effets de seuil El Niño supplémentaires à l'échelle millénaire peuvent être présents.

De nombreux autres facteurs influent sur les écosystèmes marins et terrestres de la zone d'étude, notamment d'autres systèmes et processus climatiques. Les auteurs le soulignent, mais il semble bien qu'El Niño contrôle les écosystèmes marins/terrestres lorsqu'il se produit souvent. Pendant les phases où l'ENSO est calme, d'autres systèmes océanographiques ou climatiques (comme l'oscillation décennale du Pacifique, la mousson nord-américaine) ont des effets importants.

"Les événements El Niño ont le plus grand effet sur ces écosystèmes lorsqu'ils se produisent au-delà du seuil critique de cinq fois par siècle", a déclaré Broughton. "Si de forts événements El Niño augmentent à l'avenir, notre analyse suggère que la productivité terrestre augmentera, mais les écosystèmes marins du Pacifique oriental seront forcés de revenir à un état plus stable mais moins productif."

Les autres co-auteurs de l'étude sont Joan Coltrain et Isaac Hart de l'Université de l'Utah, Kathryn Mohlenhoff de Paleowest et Ruth Gruhn de l'Université de l'Alberta. + Explorer plus loin

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