L'imagerie satellite montre le paysage au Danemark lors d'un mois de juillet typique, contrairement aux conditions sèches et chaudes avec peu de végétation en juillet 2018. Crédit :Jose Gruenzweig, Université hébraïque de Jérusalem, Agence spatiale européenne ; CC BY-SA 3.0 IGO
En ce qui concerne le climat mondial, au cours de la dernière décennie, la Terre continue de nous envoyer son appel de sirène d'été.
Chaque année, il s'agit surtout de tenir compte de la chaleur et de répéter. Selon la NASA, dix-neuf des années les plus chaudes se sont produites depuis 2000, 2016 et 2020 étant à égalité pour les plus chaudes jamais enregistrées. Cet été fait déjà la une des journaux du monde entier, le Royaume-Uni dépassant les 40 degrés Celsius (104,5 Fahrenheit) pour la toute première fois.
D'autres extrêmes climatiques se produisent. Des fontes de neige plus précoces affectent les zones d'altitude, les incendies de forêt violents se multiplient, tandis que les impulsions de pluie, suivies de périodes sèches, deviennent la norme. Mais si les vagues de chaleur et les sécheresses sévères sont des tendances qui se poursuivront à travers le monde, qu'est-ce que l'avenir apportera aux forêts tempérées et aux régions cultivées du monde ?
Les scientifiques étudient les adaptations uniques de la vie dans le désert, qui fonctionnent selon leur propre ensemble de règles longtemps considérées comme uniques aux zones sèches. Aujourd'hui, de nouvelles recherches menées par une équipe internationale de scientifiques suggèrent que le changement climatique fait en sorte que ces "mécanismes des zones arides" affectent de plus en plus les zones les plus humides de la Terre, telles que les terres cultivées et les forêts des régions tempérées.
Pour mieux prédire comment les zones les plus humides du monde fonctionneront à l'avenir, l'équipe scientifique recommande que nous puissions commencer à appliquer les leçons tirées du fonctionnement de la vie dans les régions arides, selon de nouvelles recherches publiées dans la revue Nature Ecology and Evolution . L'étude a été dirigée par Jose Grünzweig de l'Université hébraïque de Jérusalem et co-écrite par Heather Throop de l'Arizona State University.
"Les nouvelles connaissances peuvent contribuer à faire progresser notre capacité d'adaptation à résister aux extrêmes climatiques et à atténuer leurs impacts sur la nature et les personnes", a déclaré Throop, professeur titulaire d'une nomination conjointe à l'École d'exploration terrestre et spatiale et à l'École des sciences de la vie de l'ASU.
Stimulée par une récente réunion de la Fédération écologique européenne, l'équipe a compilé une liste des règles de vie uniques qui régissent les écosystèmes des zones arides. Actuellement, plus d'un tiers des terres émergées de la Terre sont des terres arides. Bon nombre de ces processus clés ont été considérés comme pertinents uniquement pour les régions arides, notamment :
Dans l'ensemble, l'équipe a identifié une douzaine de mécanismes différents des terres arides affectant plusieurs processus, notamment la distribution de la végétation, la croissance des plantes, le débit d'eau, le bilan énergétique, le cycle du carbone et des nutriments et la décomposition des matières mortes.
"Ces mécanismes des terres arides sont contrôlés par des facteurs environnementaux, tels que le rayonnement solaire intense, les températures élevées, les grandes zones dénudées entre les plantes et la disponibilité incohérente de l'eau", a déclaré Throop.
Les mécanismes ont également été classés comme étant soit plus susceptibles de réagir rapidement - ceux que l'on pourrait s'attendre à voir se produire à la suite d'une sécheresse à court terme (par exemple, les cycles sec-humide, la chaleur et la lumière du soleil décomposant les matières mortes) et de réagir lentement - ceux cela se produirait après des décennies de conditions sèches (par exemple, formation de croûte vivante sur les sols) en raison de changements dans la distribution des plantes.
Maïs au Danemark pendant la canicule de juillet 2018. Crédit :Janne Hansen; CC BY-NC 4.0
"Dans l'article, nous présentons ces 12 mécanismes différents des terres arides qui sont vraiment des processus de routine dans les terres arides mais ne se trouvent pas couramment dans les systèmes humides", a déclaré Throop. "Et puis nous les avons classés dans le document en fonction de la probabilité que cela se produise dans des systèmes plus humides à l'avenir. Quel type de changements faudrait-il pour que nous commencions à voir ceux-ci dans des systèmes plus humides ?"
Ce qui est clair pour les chercheurs, c'est qu'un nouveau modèle sans précédent est en train d'émerger, celui qui était considéré comme absent ou insignifiant dans la plupart des biomes sur Terre. Ces mécanismes des terres arides se produisent maintenant, avec une fréquence croissante, dans les régions tempérées. À l'avenir, ceux-ci augmenteront probablement en fréquence et deviendront plus pertinents en raison des conditions plus chaudes et plus sèches dues au changement climatique.
Par exemple, une grande partie de l'Europe a connu une grave sécheresse et une vague de chaleur à l'été 2018. En conséquence, la faible couverture végétale dans les champs agricoles pendant cette période a probablement conduit à des processus biologiques de type désertique se produisant dans ces endroits généralement humides (voir l'image aérienne du Danemark ).
"Une grande partie du maïs et de l'agriculture irriguée a souffert", a déclaré Throop. "La croissance des plantes a considérablement diminué dans ces systèmes, ce qui conduit à une plus grande exposition du sol nu à la surface qui n'est pas couverte par les plantes."
Pour mieux comprendre les futures ramifications potentielles des mécanismes des zones arides sur des éléments tels que la distribution de la végétation et la décomposition des matières mortes, l'équipe a pris ses données sur les zones arides et les a modélisées pour montrer comment les forces motrices des zones arides s'appliqueront de plus en plus aux régions tempérées dans les conditions climatiques futures.
"Nous pouvons utiliser des modèles mathématiques pour prédire comment les systèmes se comporteront dans des conditions plus sèches ou plus chaudes, mais nous supposons généralement que les règles de fonctionnement resteront les mêmes même si le climat change", a déclaré Throop. "Mais pour l'instant, ce que nos modèles ne prennent pas vraiment en compte, c'est que se passe-t-il si les règles par lesquelles le système fonctionne changent ?"
Que s'est-il passé lorsqu'ils ont pleinement pris en compte leur douzaine de mécanismes des zones arides ? Les résultats, premières et conséquences à long terme ont été stupéfiants. Par exemple, leurs modèles prédisent que la superficie totale non aride avec une température moyenne du sol supérieur à 40 C (>104 F) devrait augmenter d'environ 17 millions de km 2 . (approximativement égale à la superficie totale des terres des États-Unis et du Brésil) d'ici la fin du siècle.
"La décomposition des matières mortes est importante dans les écosystèmes car elle libère des nutriments pour la croissance de nouvelles plantes", a déclaré Throop. "Généralement, dans les systèmes humides, cette décomposition est provoquée par des organismes tels que les bactéries qui consomment les matières mortes. Dans les systèmes secs, les règles sont différentes :nous avons beaucoup plus d'influence de la lumière du soleil et des températures élevées qui décomposent les matériaux qui se trouvent à la surface."
"Ainsi, au lieu d'avoir la biologie à l'origine de cette décomposition, nous avons des processus physiques qui la conduisent", a déclaré Throop. "L'une des grandes différences avec les systèmes secs est que, parce que vous n'avez pas beaucoup de plantes, il y a beaucoup d'espace ouvert et vous avez beaucoup de redistribution, avec des choses comme des feuilles mortes qui soufflent à la surface du sol et s'accumulent de manière inégale. systèmes humides, ces choses restent en place et vous avez une répartition beaucoup plus uniforme des ressources."
Des conditions de sol sec entraîneront l'émergence de certains mécanismes des terres arides, tels que la redistribution de l'eau du sol via les racines des plantes. D'autres mécanismes répondront aux changements de la végétation, avec une végétation plus clairsemée augmentant la prévalence de micro-organismes formant des croûtes à la surface du sol et augmentant le rôle de la lumière du soleil dans la décomposition des feuilles mortes.
"Ce qui est également clair, c'est que certains de ces changements projetés se produiront dans des régions à forte population humaine et, par conséquent, affecteront de manière significative le bien-être de la société dans ces régions", a déclaré Throop. "Nous aurons besoin d'une recherche et d'une surveillance continues sur le fonctionnement des écosystèmes dans le cadre d'une fréquence et d'une gravité croissantes des sécheresses et des vagues de chaleur afin d'améliorer notre compréhension des processus émergents sous-jacents."
En fin de compte, les chercheurs espèrent qu'une meilleure compréhension de ces systèmes désertiques adaptés de manière unique conduira la société à établir des attentes réalistes pour l'avenir des zones historiquement tempérées et plus humides, avant qu'il ne soit trop tard pour répondre à l'appel de Mère Nature. Vers une compréhension plus complète des changements d'aridité sur les terres arides mondiales
