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Impact des changements climatiques sur les écosystèmes alpins

d’après un article de Nigel G. Yoccoz, Anne Delestrade et Anne Loison dans la Revue de Géographie Alpine

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mardi 1er février 2011, par jean claude cohen


Le climat alpin a déjà changé ces dernières décennies, et les changements à venir seront encore plus importants.

Mais le climat n’est pas seul à changer — les pratiques agricoles et forestières, le tourisme, les dépôts atmosphériques azotés, l’arrivée d’espèces invasives, entre autres - sont autant de facteurs qui sont susceptibles d’affecter les écosystèmes alpins.

Cette double complexité de la nature des changements, qui ne sont pas que climatiques, et du fonctionnement des écosystèmes rend difficile la prédiction des conséquences des changements globaux sur la structure et les fonctions des écosystèmes (biodiversité, répartition géographiques des espèces, cycle biogéochimiques).

Ces dernières années ont cependant vu des développements rapides de modèles prédictifs.

Notre objectif ici ne sera pas de revoir ce qui est connu de l’impact des changements climatiques sur les écosystèmes alpins — même si nous ferons appel à un certain nombre de résultats publiés — mais plutôt de nous projeter dans un avenir proche, de poser un certain nombre de questions et d’apporter quelques éléments de réponse : quelle stratégie de recherche adopter si l’on veut affiner ces projections ?

Pour un statisticien, un modèle fait des prédictions — rien de magique, il s’agit simplement d’appliquer le modèle à de nouvelles données, et ces prédictions peuvent concerner le futur, une autre région ou le passé.

Le terme de prévisions est souvent utilisé pour des prédictions qui ne sont pas à long terme, comme en météorologie ou en économie, mais ce qui est long terme dépend de la discipline : 10 jours pour les prévisions météo journalières, quelques années au plus en économie.

Ces modèles se situent le long d’un axe avec d’un côté des modèles purement numériques ne faisant pas appel à des mécanismes biologiques, de l’autre des modèles mécanistes, partant d’effets connus au sein des écosystèmes et les projetant dans le temps).

Les premiers modèles peuvent être très performants pour décrire le présent, mais ne permettent souvent pas d’analyser les causes des changements en cours.

Nous considérons dans cet article 3 niveaux de réponse aux changements climatiques : individu, population et écosystème.

Ces trois niveaux dépendent l’un de l’autre, et nous verrons par exemple que les effets sur les écosystèmes peuvent être déduits directement des effets sur les individus.

Les exemples pris — phénologie, répartition et interactions trophiques — ne sont pas exhaustifs, mais ils sont révélateurs des défis posés.

La Phénologie est l’un des phénomènes les plus directement associés à la température, même si d’autres facteurs peuvent jouer (photopériode) : nous voyons que les premières feuilles ou fleurs apparaissent plus tôt lors d’un printemps chaud.

Cet avancement des saisons a été décrit à travers le monde, et la montagne n’y échappe pas.

Mais la neige peut modifier l’influence directe des températures de l’air : les plantes ne peuvent commencer leur développement avant la fonte de la neige.

Une augmentation des précipitations hivernales peut alors, si elle se traduit par une augmentation du manteau neigeux, compenser en partie l’effet du réchauffement printanier.

D’autre part, certaines espèces, comme les oiseaux migrateurs, sont influencées par ce qui se passe sur leurs zones d’hivernage ou de migrations, donc en plaine ou plus au sud, et peuvent donc se retrouver décalées par rapport aux plantes, arrivant alors « trop tôt » par rapport à la disponibilité des ressources alimentaires.

Les arbres démarrent bien sûr plus tard en altitude, mais le délai observé dans la phénologie est plus important que le simple effet de la décroissance de la température avec l’altitude : certaines espèces ont en effet besoin d’une plus forte accumulation de degrés-jours pour atteindre un stade tel que le débourrement des bourgeons.

Le réchauffement printanier (particulièrement prononcé sur certaines régions alpines ; www.meteosuisse.ch) n’influencera donc pas seulement la phénologie par un effet direct, mais aussi par un effet indirect lié à la diminution du manteau neigeux.

Dans la mesure où les climatologues développent des modèles prédictifs de l’enneigement, cette information pourra être incorporée.

Les dates de mises-bas des marmottes ou chamois, les dates de ponte des oiseaux, ou les dates de vol des papillons sont autant de paramètres qui sont affectés par le climat mais à des degrés divers : si les papillons sont a priori plus sous l’influence direct des températures printanières ou estivales, la date de mise-bas d’un chamois est soumise à des influences plus complexes (par exemple parce que la reproduction se fait à l’automne).

De même l’arrivée des oiseaux migrateurs sera sous l’influence du climat, mais souvent loin de leur zone de nidification.

La limite supérieure de la forêt, et donc des espèces d’arbres qui la constitue, est peut-être l’exemple qui vient le premier à l’esprit.

Malheureusement, c’est aussi un excellent exemple de l’influence humaine à travers l’utilisation des terres : dans les Alpes, la limite de la forêt aujourd’hui est en dessous de ce que le climat permettrait, une conséquence connue du pâturage.

Les travaux sur la répartition géographique d’espèces alpines concernent d’abord les plantes, parce que les données disponibles sont souvent de meilleure qualité (les données sur les insectes en milieu alpin sont par exemple très fragmentaires).

Le réchauffement attendu pour les 50 ou 100 prochaines années (de l’ordre de + 4 à + 6ºC pour les températures estivales sur les Alpes) se traduit donc par une remontée, souvent très importante, des aires de répartition — souvent de l’ordre de 500 à 1000 mètres.

Les effets du changement climatique sur la répartition des animaux sont donc difficiles à mettre en évidence s’ils n’intègrent pas les effets directs et indirects (via les habitats) du climat.

Les grands herbivores ont été chassés intensivement jusqu’au milieu du XXe siècle pour leur viande, leur trophée, et en tant que compétiteurs des herbivores domestiques.

Les études de dynamique des populations confirment que les différentes espèces réagissent différemment à l’enneigement, à la phénologie du printemps, à la sécheresse estivale.