Changement climatique et écosystèmes - Climate change and ecosystems
Le changement climatique a eu des effets négatifs sur les écosystèmes terrestres et marins, et devrait encore affecter de nombreux écosystèmes , notamment la toundra , les mangroves , les récifs coralliens et les grottes . L'augmentation de la température mondiale, l'apparition plus fréquente de conditions météorologiques extrêmes et l'élévation du niveau de la mer font partie des effets du changement climatique qui auront l'impact le plus important. Certaines des conséquences possibles de ces effets comprennent le déclin et l'extinction d'espèces, le changement de comportement au sein des écosystèmes, la prévalence accrue d' espèces envahissantes , le passage des forêts en tant que puits de carbone aux sources de carbone, l'acidification des océans, la perturbation du cycle de l'eau et l'augmentation de l'occurrence de phénomènes naturels. catastrophes, entre autres.
Général
Le changement climatique affecte les écorégions terrestres . L'augmentation de la température mondiale signifie que les écosystèmes changent; certaines espèces sont chassées de leurs habitats ( peut-être jusqu'à l'extinction ) en raison des conditions changeantes, tandis que d'autres prospèrent. Parmi les autres effets du réchauffement climatique, citons la diminution de la couverture neigeuse, l'élévation du niveau de la mer et les changements climatiques, qui peuvent influencer les activités humaines et l' écosystème .
Dans le quatrième rapport d'évaluation du GIEC , les experts ont évalué la littérature sur les impacts du changement climatique sur les écosystèmes. Rosenzweig et al . (2007) ont conclu qu'au cours des trois dernières décennies, le réchauffement induit par l'homme avait probablement eu une influence perceptible sur de nombreux systèmes physiques et biologiques (p. 81). Schneider et al . (2007) ont conclu, avec un degré de confiance très élevé , que les tendances régionales de la température avaient déjà affecté les espèces et les écosystèmes du monde entier (p. 792). Ils ont également conclu que le changement climatique entraînerait l'extinction de nombreuses espèces et une réduction de la diversité des écosystèmes (p. 792).
- Écosystèmes terrestres et biodiversité : Avec un réchauffement de 3 °C, par rapport aux niveaux de 1990, il est probable que la végétation terrestre mondiale deviendrait une source nette de carbone (Schneider et al ., 2007 :792). Avec une confiance élevée, Schneider et al . (2007 :788) ont conclu qu'une augmentation de la température moyenne mondiale d'environ 4 °C (au-dessus du niveau de 1990-2000) d'ici 2100 entraînerait des extinctions majeures dans le monde entier.
- Écosystèmes marins et biodiversité : Avec un degré de confiance très élevé, Schneider et al . (2007 :792) ont conclu qu'un réchauffement de 2 °C au-dessus des niveaux de 1990 entraînerait une mortalité massive des récifs coralliens à l'échelle mondiale. De plus, plusieurs études portant sur les organismes planctoniques et la modélisation ont montré que la température joue un rôle transcendantal dans les réseaux trophiques microbiens marins, ce qui peut avoir une influence profonde sur la pompe biologique à carbone des écosystèmes planctoniques pélagiques et mésopélagiques marins.
- Écosystèmes d'eau douce : Au-dessus d'une augmentation d'environ 4 °C de la température moyenne mondiale d'ici 2100 (par rapport à 1990-2000), Schneider et al . (2007 :789) ont conclu, avec un niveau de confiance élevé, que de nombreuses espèces d'eau douce allaient disparaître.
Biodiversité
Extinction
Étudiant l'association entre le climat de la Terre et les extinctions au cours des 520 millions d'années écoulées, des scientifiques de l' Université de York écrivent : espèces seraient anéanties. »
Bon nombre des espèces en péril sont la faune arctique et antarctique, comme les ours polaires et les manchots empereurs . Dans l'Arctique, les eaux de la baie d'Hudson sont libres de glace pendant trois semaines de plus qu'il y a trente ans, affectant les ours polaires , qui préfèrent chasser sur la banquise. Les espèces qui dépendent des conditions climatiques froides telles que les faucons gerfauts et les harfangs des neiges qui s'attaquent aux lemmings qui profitent de l'hiver froid peuvent être affectées négativement. Les invertébrés marins atteignent une croissance maximale aux températures auxquelles ils se sont adaptés, et les animaux à sang froid trouvés aux latitudes et altitudes élevées croissent généralement plus rapidement pour compenser la courte saison de croissance. Des conditions plus chaudes qu'idéales entraînent un métabolisme plus élevé et des réductions conséquentes de la taille corporelle malgré une recherche de nourriture accrue, ce qui augmente à son tour le risque de prédation . En effet, même une légère augmentation de la température au cours du développement nuit à l'efficacité de croissance et au taux de survie de la truite arc- en -ciel .
Des études mécanistes ont documenté des extinctions dues au changement climatique récent : McLaughlin et al. ont documenté deux populations de damiers de la baie menacées par les changements de précipitations. Parmesan déclare : « Peu d'études ont été menées à une échelle qui englobe une espèce entière » et McLaughlin et al. a convenu que "peu d'études mécanistes ont lié les extinctions au changement climatique récent". Daniel Botkin et d'autres auteurs d'une étude pensent que les taux d'extinction projetés sont surestimés. Pour les extinctions "récentes", voir Extinction de l'Holocène .
De nombreuses espèces de plantes et d'animaux d'eau douce et d'eau salée dépendent des eaux alimentées par les glaciers pour assurer un habitat d'eau froide auquel elles se sont adaptées. Certaines espèces de poissons d'eau douce ont besoin d'eau froide pour survivre et se reproduire, et cela est particulièrement vrai pour le saumon et la truite fardée . La réduction du ruissellement glaciaire peut entraîner un débit insuffisant des cours d'eau pour permettre à ces espèces de prospérer. Le krill océanique , une espèce fondamentale, préfère l'eau froide et constitue la principale source de nourriture pour les mammifères aquatiques tels que le rorqual bleu . Les altérations des courants océaniques , dues à l'augmentation des apports d'eau douce provenant de la fonte des glaciers, et les altérations potentielles de la circulation thermohaline des océans du monde, peuvent également affecter les pêcheries existantes dont dépendent les humains.
L' opossum lémuroïde blanc , que l'on ne trouve que dans les forêts de montagne de Daintree du nord du Queensland, pourrait être la première espèce de mammifère à s'éteindre à cause du réchauffement climatique en Australie. En 2008, l'opossum blanc n'a pas été vu depuis plus de trois ans. Les opossums ne peuvent pas survivre à des températures prolongées supérieures à 30 °C (86 °F), survenues en 2005.
Une étude de 27 ans sur la plus grande colonie de manchots de Magellan au monde, publiée en 2014, a révélé que les conditions météorologiques extrêmes causées par le changement climatique sont responsables de la mort de 7 % des poussins de manchots par an en moyenne, et certaines années étudiées, le changement climatique a représenté jusqu'à 50 % de tous les décès de poussins. Depuis 1987, le nombre de couples reproducteurs dans la colonie a diminué de 24 %.
En outre, le changement climatique peut perturber les partenariats écologiques entre les espèces en interaction, via des changements de comportement et de phénologie, ou via l'inadéquation des niches climatiques. La perturbation des associations espèces-espèces est une conséquence potentielle des mouvements induits par le climat de chaque espèce individuelle vers des directions opposées. Le changement climatique pourrait ainsi conduire à une autre extinction, plus silencieuse et largement méconnue : l'extinction des interactions entre espèces. En conséquence du découplage spatial des associations espèces-espèces, les services écosystémiques dérivés des interactions biotiques sont également menacés par l'inadéquation des niches climatiques.
Changement de comportement
La hausse des températures commence à avoir un impact notable sur les oiseaux, et les papillons ont déplacé leur aire de répartition vers le nord de 200 km en Europe et en Amérique du Nord. L'aire de migration des grands animaux peut être limitée par le développement humain. En Grande-Bretagne, les papillons printaniers apparaissent en moyenne 6 jours plus tôt qu'il y a deux décennies.
Un article de 2002 dans Nature a passé en revue la littérature scientifique pour trouver des changements récents dans l'aire de répartition ou le comportement saisonnier des espèces végétales et animales. Parmi les espèces montrant des changements récents, 4 sur 5 ont déplacé leurs aires de répartition vers les pôles ou des altitudes plus élevées, créant des "espèces réfugiées". Les grenouilles se reproduisaient, les fleurs s'épanouissaient et les oiseaux migraient en moyenne 2,3 jours plus tôt chaque décennie ; papillons, oiseaux et plantes se déplaçant vers les pôles de 6,1 km par décennie. Une étude de 2005 conclut que l'activité humaine est la cause de l'augmentation de la température et du changement de comportement des espèces qui en résulte, et relie ces effets aux prévisions des modèles climatiques pour les valider. Les scientifiques ont observé que l'herbe à poils antarctiques colonisait des zones de l'Antarctique où auparavant leur autonomie de survie était limitée.
Le changement climatique entraîne une inadéquation entre le camouflage de neige des animaux arctiques tels que les lièvres d'Amérique et le paysage de plus en plus déneigé.
Les espèces envahissantes
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Les forêts
Comme les forêts du nord sont un puits de carbone , alors que les forêts mortes sont une source majeure de carbone, la perte de ces vastes étendues de forêts a une rétroaction positive sur le réchauffement climatique. Dans les pires années, les émissions de carbone dues à l'infestation des forêts par les dendroctones de la Colombie-Britannique à elles seules approchent celles d'une année moyenne d'incendies de forêt dans tout le Canada ou de cinq années d'émissions provenant des sources de transport de ce pays.
La recherche suggère que les arbres à croissance lente ne sont stimulés que pendant une courte période sous des niveaux de CO 2 plus élevés, tandis que les plantes à croissance plus rapide comme la liane en bénéficient à long terme. En général, mais surtout dans les forêts tropicales humides , cela signifie que la liane devient l'espèce prédominante ; et parce qu'ils se décomposent beaucoup plus rapidement que les arbres, leur teneur en carbone est plus rapidement renvoyée dans l'atmosphère. Les arbres à croissance lente incorporent du carbone atmosphérique pendant des décennies.
Feux de forêt
Les forêts saines et malsaines semblent être confrontées à un risque accru d' incendies de forêt en raison du réchauffement climatique. La moyenne décennale de forêt boréale brûlée en Amérique du Nord, après plusieurs décennies d'environ 10 000 km 2 (2,5 millions d'acres), a augmenté régulièrement depuis 1970 pour atteindre plus de 28 000 km 2 (7 millions d'acres) par an. Bien que ce changement puisse être dû en partie à des changements dans les pratiques de gestion forestière, dans l'ouest des États-Unis, depuis 1986, des étés plus longs et plus chauds ont entraîné une multiplication par quatre des incendies de forêt majeurs et une multiplication par six de la superficie des forêts brûlées, par rapport à la de 1970 à 1986. Une augmentation similaire de l'activité des feux de forêt a été signalée au Canada de 1920 à 1999.
Les incendies de forêt en Indonésie ont considérablement augmenté depuis 1997 également. Ces incendies sont souvent déclenchés activement pour défricher la forêt pour l'agriculture. Ils peuvent mettre le feu aux grandes tourbières de la région et le CO₂ dégagé par ces feux de tourbières a été estimé, en année moyenne, à 15 % de la quantité de CO₂ produite par la combustion d'énergies fossiles.
Une étude de 2018 a révélé que les arbres poussent plus vite en raison de l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone, cependant, les arbres sont également de huit à douze pour cent plus légers et plus denses depuis 1900. Les auteurs notent : « Même si un plus grand volume de bois est produit aujourd'hui, il est maintenant contient moins de matière qu'il y a quelques décennies."
En 2019, un temps exceptionnellement chaud et sec dans certaines parties de l'hémisphère nord a provoqué des incendies de forêt massifs, de la Méditerranée à - en particulier - l'Arctique. Le changement climatique, en augmentant les températures et en modifiant les régimes de précipitations, amplifie le risque d'incendies de forêt et prolonge leur saison. La partie nord du monde se réchauffe plus vite que la planète en moyenne. La température moyenne de juin dans les régions de la Sibérie, où les incendies de forêt font rage, était de près de dix degrés supérieure à la moyenne de 1981-2010. Les températures en Alaska ont atteint des niveaux record de 90 °F (32 °C) le 4 juillet, alimentant des incendies dans l'État, y compris le long du cercle polaire arctique.
En plus de la menace directe des incendies, les incendies de forêt provoquent une pollution de l'air, qui peut être transportée sur de longues distances, affectant la qualité de l'air dans des régions lointaines. Les feux de forêt libèrent également du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, contribuant au réchauffement climatique. Par exemple, les méga-feux de 2014 au Canada ont brûlé plus de 7 millions d'acres de forêt, libérant plus de 103 millions de tonnes de carbone, soit la moitié de ce que toutes les plantes du Canada absorbent généralement en une année entière.
Les incendies de forêt sont courants dans l'hémisphère nord entre mai et octobre, mais la latitude, l'intensité et la durée des incendies étaient particulièrement inhabituelles. En juin 2019, le Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) a suivi plus de 100 feux de forêt intenses et de longue durée dans l'Arctique. Rien qu'en juin, ils ont émis 50 mégatonnes de dioxyde de carbone, soit l'équivalent des émissions annuelles de GES de la Suède. C'est plus que ce qui a été libéré par les incendies de l'Arctique au cours du même mois au cours des années 2010 - 2018 combinées. Les incendies ont été les plus graves en Alaska et en Sibérie, où certains couvrent un territoire équivalent à près de 100 000 terrains de football. En Alberta, un feu dépassait 300 000 emplacements. Rien qu'en Alaska, le CAMS a enregistré près de 400 incendies de forêt cette année, de nouveaux s'enflammant chaque jour. Au Canada, la fumée des incendies de forêt massifs près de l'Ontario produit de grandes quantités de pollution atmosphérique. La vague de chaleur en Europe a également provoqué des incendies de forêt dans plusieurs pays, dont l'Allemagne, la Grèce et l'Espagne. La chaleur assèche les forêts et les rend plus vulnérables aux incendies de forêt. Les forêts boréales brûlent maintenant à un rythme sans précédent depuis au moins 10 000 ans.
La région arctique est particulièrement sensible et se réchauffe plus rapidement que la plupart des autres régions. Des particules de fumée peuvent atterrir sur la neige et la glace, les obligeant à absorber la lumière du soleil qu'elle refléterait autrement, accélérant ainsi le réchauffement. Les incendies dans l'Arctique augmentent également le risque de dégel du pergélisol qui libère du méthane, un puissant gaz à effet de serre. L'amélioration des systèmes de prévision est importante pour résoudre le problème. Compte tenu des risques, l' OMM a créé un système d'alerte et de conseil en matière d'incendie et de pollution par la fumée de la végétation pour prévoir les incendies et les impacts et dangers associés à travers le monde. Le Programme de surveillance de l'atmosphère mondiale de l'OMM a publié une courte vidéo sur la question.
Les espèces envahissantes
Une espèce envahissante est tout type d'organisme vivant qui n'est pas originaire d'un écosystème qui l'affecte négativement. Ces effets négatifs peuvent inclure l'extinction de plantes ou d'animaux indigènes, la destruction de la biodiversité et l'altération permanente de l'habitat.
Les forêts de pins de la Colombie-Britannique ont été dévastées par une infestation de dendroctone du pin , qui s'est étendue sans entrave depuis 1998, du moins en partie en raison de l'absence d'hivers rigoureux depuis cette époque; quelques jours de froid extrême tuent la plupart des dendroctones du pin ponderosa et ont contenu naturellement les épidémies dans le passé. L'infestation, qui (en novembre 2008) a tué environ la moitié des pins tordus tordus de la province (33 millions d'acres ou 135 000 km 2 ) est d'un ordre de grandeur plus importante que toute épidémie précédemment enregistrée. L'une des raisons de la mortalité sans précédent des arbres hôtes peut être due au fait que les dendroctones du pin ont un succès de reproduction plus élevé dans les pins tordus poussant dans des zones où les arbres n'ont pas connu de fréquentes épidémies de dendroctones, ce qui comprend une grande partie de la zone d'épidémie actuelle. En 2007, l'épidémie s'est propagée, via des vents inhabituellement forts, au-dessus de la ligne de partage des eaux jusqu'à l' Alberta . Une épidémie a également commencé, fût-ce à un taux inférieur, en 1999 dans le Colorado , le Wyoming et le Montana . Le service forestier des États-Unis prévoit qu'entre 2011 et 2013, pratiquement tous les 5 millions d'acres (20 000 km 2 ) de pins tordus tordus du Colorado de plus de cinq pouces (127 mm) de diamètre seront perdus.
Taïga
Le changement climatique a un impact disproportionné sur les forêts boréales , qui se réchauffent à un rythme plus rapide que la moyenne mondiale. conduisant à des conditions plus sèches dans la taïga , ce qui entraîne toute une série de problèmes ultérieurs. Les changements climatiques ont un impact direct sur la productivité de la forêt boréale, ainsi que sur la santé et la régénération. En raison de l'évolution rapide du climat, les arbres migrent vers des latitudes et des altitudes plus élevées (vers le nord), mais certaines espèces peuvent ne pas migrer assez rapidement pour suivre leur habitat climatique. De plus, les arbres situés dans la limite sud de leur aire de répartition peuvent commencer à présenter des déclins de croissance. Des conditions plus sèches conduisent également à un passage des conifères au tremble dans les zones plus sujettes aux incendies et à la sécheresse.
Migration assistée
La migration assistée , l'acte de déplacer des plantes ou des animaux vers un habitat différent , a été proposée comme solution au problème ci-dessus. Pour les espèces qui peuvent ne pas être en mesure de se disperser facilement, ont de longs temps de génération ou ont de petites populations, cette forme de gestion adaptative et d'intervention humaine peut les aider à survivre dans ce climat en évolution rapide.
La migration assistée des forêts nord-américaines est discutée et débattue par la communauté scientifique depuis des décennies. À la fin des années 2000 et au début des années 2010, les provinces canadiennes de l' Alberta et de la Colombie-Britannique ont finalement agi et modifié leurs directives de réensemencement des arbres pour tenir compte du déplacement vers le nord des aires de répartition optimales de la forêt. La Colombie-Britannique a même donné son feu vert à la relocalisation d'une seule espèce, le mélèze de l' Ouest , à 1000 km vers le nord.
Dendroctone du pin ponderosa, écosystèmes forestiers et feux de forêt
Le changement climatique et les conditions météorologiques changeantes associées qui se produisent dans le monde entier ont un effet direct sur la biologie, l'écologie des populations et la population d'insectes éruptifs, tels que le dendroctone du pin ponderosa (DPP). En effet, la température est un facteur qui détermine le développement des insectes et le succès des populations. Le dendroctone du pin ponderosa est une espèce originaire de l'ouest de l'Amérique du Nord. Avant les changements climatiques et de température, le dendroctone du pin ponderosa vivait et attaquait principalement les pins tordus et les pins ponderosa à basse altitude, car les montagnes Rocheuses et les Cascades à haute altitude étaient trop froides pour leur survie. Dans des conditions météorologiques de gel saisonnières normales à basse altitude, les écosystèmes forestiers habités par le dendroctone du pin sont maintenus en équilibre par des facteurs tels que les mécanismes de défense des arbres, les mécanismes de défense des dendroctones et les températures de congélation. C'est une relation simple entre un hôte (la forêt), un agent (le coléoptère) et l' environnement (le temps et la température). Cependant, comme le changement climatique rend les zones montagneuses plus chaudes et plus sèches, les dendroctones du pin ont plus de pouvoir pour infester et détruire les écosystèmes forestiers, tels que les forêts de pins à écorce blanche des Rocheuses. C'est une forêt si importante pour les écosystèmes forestiers qu'on l'appelle le « toit des Rocheuses ». Le changement climatique a conduit à une menace de pandémie de dendroctone du pin , les faisant se propager bien au-delà de leur habitat naturel. Cela entraîne des changements dans les écosystèmes , des incendies de forêt , des inondations et des risques pour la santé humaine .
L'écosystème du pin à écorce blanche dans ces hautes altitudes joue de nombreux rôles essentiels, fournissant un soutien à la vie végétale et animale. Ils fournissent de la nourriture aux grizzlis et aux écureuils , ainsi qu'un abri et des aires de reproduction pour les wapitis et les cerfs ; protège les bassins versants en envoyant de l'eau vers les contreforts et les plaines desséchés; sert de réservoir en distribuant des réserves d'eau à partir de manteaux neigeux fondus qui sont piégés sous les zones ombragées; et crée un nouveau sol qui permet la croissance d'autres arbres et espèces végétales. Sans ces pins, les animaux n'ont pas suffisamment de nourriture, d'eau ou d'abri, et le cycle de vie reproductif, ainsi que la qualité de vie, en sont affectés. Normalement, le dendroctone du pin ne peut pas survivre à ces températures glaciales et à la haute altitude des montagnes Rocheuses. Cependant, des températures plus chaudes signifient que le dendroctone du pin peut maintenant survivre et attaquer ces forêts, car il ne fait plus assez froid pour geler et tuer le dendroctone à de telles altitudes. L'augmentation des températures permet également au dendroctone du pin d'augmenter son cycle de vie de 100 % : il ne faut qu'un an au lieu de deux pour que le dendroctone du pin se développe. Comme les Rocheuses ne se sont pas adaptées pour faire face aux infestations de dendroctones du pin , elles manquent de défenses pour lutter contre les dendroctones. Le réchauffement des modèles climatiques , la sécheresse et les mécanismes de défense coléoptère ensemble assèche la sève dans les arbres de pins , qui est le principal mécanisme de défense que les arbres ont contre le coléoptère, car il noie les insectes et leurs œufs. Cela permet au coléoptère d'infester plus facilement et de libérer des produits chimiques dans l'arbre, attirant d'autres coléoptères dans le but de surmonter le système de défense affaibli du pin. En conséquence, l'hôte (la forêt) devient plus vulnérable à l'agent pathogène (le coléoptère).
Les forêts à écorce blanche des Rocheuses ne sont pas les seules forêts touchées par le dendroctone du pin ponderosa. En raison des changements de température et des vents, le dendroctone du pin s'est maintenant propagé à travers la ligne de partage des eaux des Rocheuses et a envahi les fragiles forêts boréales de l' Alberta , connues sous le nom de « poumons de la Terre ». Ces forêts sont indispensables à la production d'oxygène par photosynthèse et à l'élimination du carbone dans l' atmosphère . Mais à mesure que les forêts deviennent infestées et meurent, le dioxyde de carbone est libéré dans l'environnement et contribue encore plus au réchauffement climatique. Les écosystèmes et les humains dépendent de l'apport d'oxygène dans l'environnement, et les menaces qui pèsent sur cette forêt boréale entraînent de graves conséquences pour notre planète et la santé humaine. Dans une forêt ravagée par le dendroctone du pin, les bûches mortes et allument qui peuvent facilement s'enflammer par la foudre . Les feux de forêt présentent des dangers pour l'environnement, la santé humaine et l' économie . Ils sont nocifs pour la qualité de l'air et la végétation , libérant des composés toxiques et cancérigènes lors de leur combustion. En raison de la déforestation et du changement climatique induits par l'homme , ainsi que de la pandémie de dendroctone du pin, la force des écosystèmes forestiers diminue. Les infestations et les maladies qui en résultent peuvent indirectement, mais gravement, affecter la santé humaine. À mesure que les sécheresses et l'augmentation des températures se poursuivent, la fréquence des incendies de forêt dévastateurs, des infestations d' insectes , du dépérissement des forêts, des pluies acides , de la perte d'habitat, de la mise en danger des animaux et des menaces pour l'eau potable salubre augmente également .
Montagnes
Les montagnes couvrent environ 25 pour cent de la surface de la terre et abritent plus d'un dixième de la population humaine mondiale. Les changements du climat mondial présentent un certain nombre de risques potentiels pour les habitats de montagne. Les chercheurs s'attendent à ce qu'avec le temps, le changement climatique affecte les écosystèmes des montagnes et des plaines, la fréquence et l'intensité des incendies de forêt , la diversité de la faune et la répartition de l'eau douce.
Des études suggèrent qu'un climat plus chaud entraînerait une expansion des habitats de basse altitude dans la zone alpine supérieure. Un tel changement empiéterait sur les prairies alpines rares et d'autres habitats de haute altitude. Les plantes et les animaux de haute altitude ont un espace limité disponible pour un nouvel habitat car ils se déplacent plus haut dans les montagnes afin de s'adapter aux changements à long terme du climat régional.
Les changements climatiques font fondre les glaciers et réduisent la profondeur des manteaux neigeux des montagnes. Tout changement dans leur fonte saisonnière peut avoir de puissants impacts sur les zones qui dépendent du ruissellement d' eau douce des montagnes. La hausse des températures peut faire fondre la neige plus tôt et plus rapidement au printemps et modifier le moment et la répartition du ruissellement. Ces changements pourraient affecter la disponibilité de l'eau douce pour les systèmes naturels et les utilisations humaines.
Océans
L'acidification des océans
L'acidification des océans constitue une grave menace pour le processus naturel de la terre de régulation des niveaux de CO 2 dans l' atmosphère . Les émissions atmosphériques de CO 2 ont augmenté de près de 50 %, passant des niveaux préindustriels de 280 ppm (partie par million) à près de 420 ppm aujourd'hui. En raison de la proportion élevée de la Terre que représentent les océans et de la capacité tampon de l'eau de mer pour le CO 2 , l' océan absorbe jusqu'à 25 % du dioxyde de carbone atmosphérique, réduisant ainsi les effets du changement climatique. L'absorption océanique de CO 2 diminue avec l'augmentation des concentrations atmosphériques de CO 2 à mesure que la capacité tampon diminue. Lorsque le CO 2 atmosphérique est mélangé à l'eau de mer, il forme de l'acide carbonique, qui se dissocie ensuite en ions hydrogène libres (H + ), bicarbonate (HCO 3 − ) et ions carbonate (CO 3 2- ). À mesure que les ions H + augmentent, le pH des océans diminue, ce qui entraîne des changements de pH pouvant atteindre 0,1 pour 100 ppm de CO 2 atmosphérique . Suite aux échanges gazeux avec l'atmosphère, le CO 2 devient aqueux et se mélange aux couches superficielles de l'océan sous forme de carbone inorganique dissous (DIC) avant d'être transporté par les courants océaniques vers les eaux plus profondes. Le pH de l'océan a déjà diminué de 8,2 à 8,1 depuis les niveaux préindustriels et devrait continuer à diminuer avec le temps. L'augmentation de l'acidité des océans ralentit également le taux de calcification dans l'eau salée, ce qui conduit à des récifs plus petits et à croissance plus lente qui abritent environ 25 % de la vie marine. Les impacts vont de la pêche et des environnements côtiers aux plus grandes profondeurs de l'océan. Comme on le voit avec la grande barrière de corail, l'augmentation de l'acidité des océans tue non seulement le corail, mais aussi la population extrêmement diversifiée d'habitants marins que soutiennent les récifs coralliens.
Oxygène dissous
Un autre problème rencontré par l'augmentation des températures mondiales est la diminution de la capacité de l'océan à dissoudre l'oxygène, un problème avec des conséquences potentiellement plus graves que les autres répercussions du réchauffement climatique. Les profondeurs océaniques comprises entre 100 mètres et 1 000 mètres sont connues sous le nom de "zones océaniques médianes" et abritent une pléthore d'espèces biologiquement diverses, dont le zooplancton. Le zooplancton se nourrit d'organismes plus petits tels que le phytoplancton, qui font partie intégrante du réseau trophique marin. Le phytoplancton effectue la photosynthèse, reçoit de l'énergie de la lumière et fournit de la nourriture et de l'énergie au plus gros zooplancton, qui fournit de la nourriture et de l'énergie aux poissons encore plus gros, et ainsi de suite tout au long de la chaîne alimentaire. L'augmentation des températures océaniques diminue la capacité de l'océan à retenir l'oxygène généré par le phytoplancton, et réduit donc la quantité d'oxygène biodisponible dont dépendent les poissons et autres animaux marins pour leur survie. Cela crée des zones mortes marines, et le phénomène a déjà généré de multiples zones mortes marines dans le monde, car les courants marins « piègent » efficacement l'eau désoxygénée.
Impacts sur les organismes calcifiants
Les organismes marins calcifiants utilisent des ions CO 3 2- pour former leurs coquilles et leurs récifs. Au fur et à mesure que l'acidification des océans se poursuit, les états de saturation en carbonate de calcium (CaCO 3 ), une mesure de CO 3 2- dans l'eau de mer sont abaissés, empêchant les organismes calcifiants de construire leurs coquilles et leurs structures. L'augmentation de l' invasion anthropique de CO 2 dans l'océan entraîne une diminution des ions carbonates pour les organismes formant des coquilles et des récifs en raison d'une augmentation des ions H + , ce qui entraîne des organismes calcifiants moins nombreux et plus petits.
Blanchiment du corail
Le réchauffement des eaux de surface de l'océan peut entraîner le blanchissement des coraux, ce qui peut causer de graves dommages et/ou la mort des coraux. Le blanchissement des coraux se produit lorsque le stress thermique d'un océan qui se réchauffe entraîne l'expulsion des algues symbiotiques qui résident dans les tissus coralliens et qui sont à l'origine des couleurs vives et éclatantes des récifs coralliens. Une augmentation soutenue de 1 à 2 degrés Celsius de la température de l'eau de mer est suffisante pour que le blanchissement se produise, ce qui rend les coraux blancs. Si un corail est blanchi pendant une période prolongée, la mort peut en résulter. Dans la Grande Barrière de Corail , avant 1998, il n'y avait pas eu de tels événements. Le premier événement s'est produit en 1998 et après cela, ils ont commencé à se produire de plus en plus fréquemment, donc dans les années 2016 - 2020, il y en avait 3. Un rapport de 2017, la première évaluation scientifique mondiale des impacts du changement climatique sur les récifs coralliens du patrimoine mondial, publié par l'UNESCO, estime que les récifs coralliens dans les 29 sites contenant des récifs présenteraient une perte de fonctionnement et de services écosystémiques d'ici la fin du siècle. si les émissions de CO 2 ne sont pas réduites de manière significative.
La prolifération d'algues
Le changement climatique et le réchauffement des océans peuvent augmenter la fréquence et l'ampleur des proliférations d'algues . Il est prouvé que les proliférations d'algues nuisibles ont augmenté au cours des dernières décennies, entraînant des impacts allant de la santé publique, le tourisme, l'aquaculture, la pêche aux écosystèmes. De tels événements peuvent entraîner des changements de température, de stratification, de lumière, d'acidification des océans, d'augmentation des nutriments et de pâturage. À mesure que le changement climatique se poursuit, les proliférations d'algues nuisibles , connues sous le nom de HAB, présenteront probablement des changements spatiaux et temporels dans les conditions futures. Dans l'espace, les espèces d'algues peuvent connaître une expansion, une contraction ou des déplacements latitudinaux de leur aire de répartition. Temporellement, les fenêtres saisonnières de croissance peuvent s'étendre ou se raccourcir. En 2019, la plus grande floraison de sargasses jamais vue a créé une crise dans l' industrie du tourisme en Amérique du Nord . Cet événement a probablement été causé par le changement climatique et la pollution par les nutriments provenant des engrais . Plusieurs pays des Caraïbes ont envisagé de déclarer l'état d'urgence en raison de l'impact sur le tourisme résultant des dommages environnementaux et des effets potentiellement toxiques et nocifs pour la santé. Bien que les proliférations d'algues puissent profiter à la vie marine, elles peuvent également bloquer la lumière du soleil et produire des effets toxiques sur la faune marine et les humains.
Impacts sur le phytoplancton
Les mesures satellitaires et les observations de la chlorophylle indiquent une baisse du nombre de phytoplancton , des micro-organismes qui produisent la moitié de l'oxygène de la terre, absorbent la moitié du dioxyde de carbone mondial et servent de fondement à toute la chaîne alimentaire marine. Le phytoplancton est vital pour les systèmes terrestres et essentiel pour le fonctionnement et les services des écosystèmes mondiaux, et varie en fonction de paramètres environnementaux tels que la température, le mélange de la colonne d'eau, les nutriments, la lumière du soleil et la consommation par les brouteurs. Le changement climatique entraîne des fluctuations et des modifications de ces paramètres, qui à leur tour peuvent avoir un impact sur la composition, la structure et la dynamique annuelle et saisonnière de la communauté phytoplanctonique. Des recherches et des modèles récents ont prédit une baisse de la productivité du phytoplancton en réponse au réchauffement des eaux océaniques, entraînant une stratification accrue où il y a moins de mélange vertical dans la colonne d'eau pour faire passer les nutriments de l'océan profond aux eaux de surface. Les études de la dernière décennie confirment cette prédiction avec des données montrant une légère baisse de la productivité mondiale du phytoplancton, en particulier en raison de l'expansion des « déserts océaniques », tels que les tourbillons océaniques subtropicaux à faible disponibilité en nutriments, en raison de la hausse des températures de l'eau de mer.
Le phytoplancton est essentiel au cycle du carbone car il consomme du CO 2 via la photosynthèse à une échelle similaire à celle des forêts et des plantes terrestres. À mesure que le phytoplancton meurt et coule, le carbone est ensuite transporté vers des couches plus profondes de l'océan où il est ensuite consommé par les consommateurs, et ce cycle se poursuit. La pompe à carbone biologique est responsable d'environ 10 gigatonnes de carbone de l'atmosphère vers l'océan profond chaque année. Les fluctuations de la croissance, de l'abondance ou de la composition du phytoplancton affecteraient grandement ce système, ainsi que le climat mondial.
La faune marine
L' effet du changement climatique sur la vie marine et les mammifères est une préoccupation croissante. De nombreux effets du réchauffement climatique sont actuellement inconnus en raison de l'imprévisibilité, mais beaucoup deviennent de plus en plus évidents aujourd'hui. Certains effets sont très directs, comme la perte d'habitat , le stress thermique et l'exposition aux intempéries. D'autres effets sont plus indirects, tels que des changements dans les associations hôte-pathogène, des changements dans l'état corporel en raison de l'interaction prédateur-proie, des changements dans l'exposition aux toxines et au CO
2des émissions et des interactions humaines accrues. Malgré les impacts potentiels importants du réchauffement des océans sur les mammifères marins, la vulnérabilité globale des mammifères marins au réchauffement climatique est encore mal comprise.
Impacts combinés
Finalement, la planète pourrait se réchauffer à un degré tel que la capacité de l'océan à dissoudre l'oxygène n'existerait plus, ce qui entraînerait une zone morte mondiale. Les zones mortes, combinées à l'acidification des océans, pourraient inaugurer une ère où la vie marine sous la plupart des formes cesserait d'exister, entraînant une forte baisse de la quantité d'oxygène générée par la photosynthèse dans les eaux de surface. Ce dérèglement de la chaîne alimentaire se répercutera vers le haut, affinant les populations de consommateurs primaires, consommateurs secondaires, consommateurs tertiaires, etc., les consommateurs primaires étant les premières victimes de ces phénomènes. L'altération anthropique de la chimie de l'eau de mer affectera probablement l'aquaculture, la pêche, les rivages, la qualité de l'eau, la biodiversité et les écosystèmes marins à valeur économique. En plus des conséquences écologiques, ces impacts entraîneront des vulnérabilités et des risques pour les populations humaines dépendantes de l'océan et des services écosystémiques. Les perturbations à long terme du système marin et les impacts connexes ne sont pas encore pleinement compris. Cependant, il est clair que la solution aux impacts du changement climatique sur l'océan implique une réduction à l'échelle mondiale des émissions de CO 2 , ainsi que des stratégies d'atténuation et de gestion régionales et locales pour aller de l'avant.
Eau fraiche
Perturbation du cycle de l'eau
L'eau douce ne couvre que 0,8 % de la surface de la Terre, mais contient jusqu'à 6 % de toute la vie sur la planète. Cependant, les impacts du changement climatique sur ses écosystèmes sont souvent négligés. Très peu d'études présentent les résultats potentiels du changement climatique sur les écosystèmes à grande échelle qui dépendent de l'eau douce, tels que les écosystèmes fluviaux, les écosystèmes lacustres, les écosystèmes désertiques, etc. Cependant, une étude approfondie publiée en 2009 se penche sur les effets ressentis par les écosystèmes d'eau douce lotique (coulant) et lentique (calme) dans le nord-est américain. Selon l'étude, les précipitations persistantes, généralement ressenties toute l'année, commenceront à diminuer et les taux d'évaporation augmenteront, entraînant des étés plus secs et des périodes de précipitations plus sporadiques tout au long de l'année. De plus, une diminution des chutes de neige est attendue, ce qui entraîne moins de ruissellement au printemps lorsque la neige fond et pénètre dans le bassin hydrographique, ce qui entraîne des rivières d'eau douce à faible débit. Cette diminution des chutes de neige entraîne également une augmentation du ruissellement pendant les mois d'hiver, car les précipitations ne peuvent pas pénétrer le sol gelé habituellement recouvert de neige absorbant l'eau. Ces effets sur le cycle de l'eau feront des ravages pour les espèces indigènes résidant dans les lacs et les cours d'eau d'eau douce.
Contamination de l'eau salée et espèces d'eau froide
Les espèces de poissons vivant dans des eaux froides ou fraîches peuvent voir leur population diminuer jusqu'à 50 % dans la majorité des cours d'eau douce des États-Unis, selon la plupart des modèles de changement climatique. L'augmentation des demandes métaboliques due à la hausse des températures de l'eau, combinée à la diminution des quantités de nourriture, seront les principaux contributeurs à leur déclin. De plus, de nombreuses espèces de poissons (comme le saumon) utilisent les niveaux d'eau saisonniers des cours d'eau comme moyen de reproduction, se reproduisant généralement lorsque le débit d'eau est élevé et migrant vers l'océan après le frai. Étant donné que les chutes de neige devraient être réduites en raison du changement climatique, le ruissellement de l'eau devrait diminuer, ce qui entraînera une baisse des cours d'eau, affectant le frai de millions de saumons. Pour ajouter à cela, la montée des eaux commencera à inonder les systèmes fluviaux côtiers, les convertissant d'habitats d'eau douce en environnements salins où les espèces indigènes périront probablement. Dans le sud-est de l'Alaska, la mer monte de 3,96 cm/an, redéposant des sédiments dans divers canaux fluviaux et apportant de l'eau salée à l'intérieur des terres. Cette élévation du niveau de la mer contamine non seulement les ruisseaux et les rivières avec de l'eau salée, mais aussi les réservoirs auxquels ils sont reliés, où vivent des espèces telles que le saumon rouge. Bien que cette espèce de saumon puisse survivre à la fois en eau salée et en eau douce, la perte d'un plan d'eau douce l'empêche de se reproduire au printemps, car le processus de frai nécessite de l'eau douce. Sans aucun doute, la perte des systèmes d'eau douce des lacs et des rivières en Alaska entraînera la disparition imminente de la population de saumons autrefois abondante de l'État.
Sécheresses
Les sécheresses se sont produites plus fréquemment en raison du réchauffement climatique et devraient devenir plus fréquentes et plus intenses en Afrique, dans le sud de l'Europe, au Moyen-Orient, dans la plupart des Amériques, en Australie et en Asie du Sud-Est. Leurs impacts sont aggravés en raison de l'augmentation de la demande en eau, de la croissance démographique, de l'expansion urbaine et des efforts de protection de l'environnement dans de nombreuses régions. Les sécheresses entraînent de mauvaises récoltes et la perte de pâturages pour le bétail.
Les sécheresses deviennent plus fréquentes et plus intenses dans l'ouest aride et semi-aride de l'Amérique du Nord à mesure que les températures augmentent, ce qui fait avancer le moment et l'ampleur des crues de fonte des neiges au printemps et réduit le débit des rivières en été. Les effets directs du changement climatique comprennent un stress thermique et hydrique accru, une phénologie des cultures altérée et des interactions symbiotiques perturbées. Ces effets peuvent être exacerbés par les changements climatiques dans le débit des rivières, et les effets combinés sont susceptibles de réduire l'abondance d'arbres indigènes en faveur d' herbacées non indigènes et de concurrents tolérants à la sécheresse, de réduire la qualité de l'habitat pour de nombreux animaux indigènes et de ralentir la litière. décomposition et cycle des nutriments. Les effets du changement climatique sur la demande humaine en eau et l'irrigation peuvent intensifier ces effets.
Impact combiné
En général, à mesure que la planète se réchauffe, la quantité de masses d'eau douce à travers la planète diminue, à mesure que les taux d'évaporation augmentent, les régimes de pluie deviennent plus sporadiques et les modèles de bassins versants se fragmentent, ce qui entraîne un débit d'eau moins cyclique dans les systèmes fluviaux et fluviaux. Cette perturbation des cycles de l'eau douce perturbe les modes d'alimentation, d'accouplement et de migration des organismes qui dépendent des écosystèmes d'eau douce. De plus, l'empiètement de l'eau salée dans les systèmes fluviaux d'eau douce met en danger les espèces indigènes qui ne peuvent survivre qu'en eau douce.
Migration des espèces
En 2010, une baleine grise a été trouvée dans la mer Méditerranée, même si l'espèce n'avait pas été vue dans l'océan Atlantique Nord depuis le XVIIIe siècle. On pense que la baleine a migré de l'océan Pacifique via l'Arctique. La recherche sur le changement climatique et les écosystèmes marins européens ( CLAMER ) a également signalé que l' algue Neodenticula seminae a été trouvée dans l'Atlantique Nord, où elle s'était éteinte il y a près de 800 000 ans. L'algue a dérivé de l'océan Pacifique à travers l'Arctique, suite à la réduction de la glace polaire.
Dans la région subarctique sibérienne , la migration des espèces contribue à un autre réchauffement de l'albédo, car les mélèzes à aiguilles sont remplacés par des conifères à feuillage sombre et à feuillage persistant qui peuvent absorber une partie du rayonnement solaire qui se reflétait auparavant sur le manteau neigeux sous le couvert forestier. Il a été prévu que de nombreuses espèces de poissons migreront vers les pôles Nord et Sud en raison du changement climatique, et que de nombreuses espèces de poissons près de l'équateur disparaîtront en raison du réchauffement climatique.
Les oiseaux migrateurs sont particulièrement menacés d'extinction en raison de l'extrême dépendance de la température et de la pression atmosphérique pour la migration, l'alimentation, la croissance et la reproduction. De nombreuses recherches ont été menées sur les effets du changement climatique sur les oiseaux, à la fois pour les prévisions futures et pour la conservation. Les espèces considérées comme les plus menacées d'extinction ou d'extinction sont des populations qui ne sont pas préoccupantes pour la conservation. Il est prévu qu'une augmentation de 3,5 degrés de la température de surface se produira d'ici l'an 2100, ce qui pourrait entraîner entre 600 et 900 extinctions, qui se produiront principalement dans les environnements tropicaux.
Adaptation des espèces
En novembre 2019, il a été révélé qu'une étude de 45 ans indiquait que le changement climatique avait affecté le pool génétique de la population de cerfs élaphes à Rùm , l'une des îles des Hébrides intérieures , en Écosse . Des températures plus chaudes ont entraîné la mise bas des cerfs en moyenne trois jours plus tôt pour chaque décennie de l'étude. Le gène qui sélectionne pour une naissance plus précoce a augmenté dans la population parce que le gène a plus de veaux au cours de sa vie. Le Dr Timothée Bonnet, de l' Australian National University , responsable de l'étude, a déclaré qu'ils avaient "documenté l'évolution en action".
En décembre 2019, les résultats d'une étude conjointe du Field Museum de Chicago et de l' Université du Michigan sur les changements dans la morphologie des oiseaux ont été publiés dans Ecology Letters . L'étude utilise des corps d'oiseaux morts à la suite d'une collision avec des bâtiments à Chicago, Illinois, depuis 1978. L'échantillon est composé de plus de 70 000 spécimens de 52 espèces et couvre la période de 1978 à 2016. L'étude montre que la longueur des os des pattes des oiseaux (un indicateur de la taille du corps) raccourcis en moyenne de 2,4 % et leurs ailes allongées de 1,3 %. Les résultats de l'étude suggèrent que les changements morphologiques sont le résultat du changement climatique et démontrent un exemple de changement évolutif suivant la règle de Bergmann .
Impacts de la dégradation des espèces due au changement climatique sur les moyens de subsistance
Les moyens de subsistance des communautés dépendantes de la nature dépendent de l'abondance et de la disponibilité de certaines espèces. Les conditions du changement climatique telles que l'augmentation de la température atmosphérique et la concentration de dioxyde de carbone affectent directement la disponibilité de l'énergie de la biomasse, de la nourriture, des fibres et d'autres services écosystémiques. La dégradation des espèces fournissant de tels produits affecte directement les moyens de subsistance des personnes qui en dépendent davantage en Afrique. La situation est susceptible d'être exacerbée par les changements dans la variabilité des précipitations qui sont susceptibles de donner la prédominance aux espèces envahissantes, en particulier celles qui sont réparties sur de grands gradients latitudinaux. Les effets du changement climatique sur les espèces végétales et animales au sein de certains écosystèmes ont la capacité d'affecter directement les habitants humains qui dépendent des ressources naturelles. Fréquemment, l'extinction d'espèces végétales et animales crée une relation cyclique de mise en danger des espèces dans les écosystèmes qui sont directement affectés par le changement climatique.
Voir également
Les références
Lectures complémentaires
- Barnosky, Anthony D. (13 mars 2009). Coup de chaleur: Nature à l'ère du réchauffement climatique (1ère éd.). Puffin. ISBN 978-1-59726-197-5.
- CNRC (2008). Impacts écologiques du changement climatique . The National Academies Press , 500 Fifth Street, NW Washington, DC 20001, États-Unis. p. 70. doi : 10.17226/12491 . ISBN 978-0-309-12710-3. Récupéré le 13/03/2010 .
- Rosset, Véronique; Lehmann, Antoine ; Oertli, Beat (août 2010). "Plus chaud et plus riche? Prédire l'impact du réchauffement climatique sur la richesse des espèces dans les petits plans d'eau tempérés". Biologie du changement global . 16 (8) : 2376-2387. Bibcode : 2010GCBio..16.2376R . doi : 10.1111/j.1365-2486.2010.02206.x .