Un changement climatique soudain peut-il provoquer un effondrement écologique irréversible ?



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Article dans Science Advances

Une nouvelle étude montre un effondrement écologique irréversible en Asie provoqué par des changements climatiques.

Il y a trente-quatre millions d'années, un changement climatique soudain a provoqué une désertification généralisée et une dégradation des écosystèmes dans toute l'Asie centrale. Aujourd'hui, les déserts se développent à nouveau rapidement dans toute la région, signalant l'imminence d'un effondrement écologique. Telles sont les conclusions d'une équipe internationale, dirigée par des chercheurs de l'université d'Amsterdam et du CNRS, dont Guillaume Dupont-Nivet (Géosciences Rennes, CNRS, Potsdam University). Leurs résultats sont publiés dans la revue Science Advances en octobre 2020.


L'étude a intégré des enregistrements de pollen fossile provenant d'Asie avec des nouvelles données géologiques, fauniques et climatiques. Ces résultats révèlent qu'une catastrophe écologique a eu lieu il y a environ 34 millions d'années, avec des déserts hyperarides s'étendant sur de vastes zones de la Mongolie, du Tibet et du nord-ouest de la Chine. Causée principalement par des changements rapides du climat et du dioxyde de carbone atmosphérique, cette ancienne crise des écosystèmes a beaucoup en commun avec l'expansion des déserts pendant le changement climatique en cours.

"Les résultats ont des implications majeures pour la biodiversité, l'agriculture et la santé humaine à l'avenir", déclare Natasha Barbolini, auteure principale et chercheuse en paléoécologie à l'Université d'Amsterdam (maintenant à l'Université de Stockholm). "Le comportement passé nous dit que la région d'Asie centrale ne retrouvera jamais sa diversité biologique unique si la désertification se poursuit".

L'étude suit les prévisions du modèle du GIEC et les récents relevés climatiques montrant que l'Asie intérieure est en train de devenir rapidement l'un des endroits les plus chauds et les plus secs de la planète. Mais jusqu'à présent, personne n'avait reconstitué l'histoire passée de la steppe asiatique de manière aussi complète.

"En rassemblant 43 millions d'années d'évolution, nous avons pu comprendre la résilience de ces écosystèmes d'une manière totalement nouvelle", déclare le Dr Carina Hoorn, professeure à l'Institut de la biodiversité et de la dynamique des écosystèmes de l'Université d'Amsterdam. "Même si les plantes qui dominaient autrefois existent encore aujourd'hui dans la région, elles sont relativement rares. Cela montre que les populations peuvent être altérées de façon permanente par un changement climatique rapide, même si des extinctions généralisées ne se produisent pas".

L'étude montre que la biodiversité asiatique moderne a été façonnée par ces anciens changements climatiques, mais aussi par la formation de montagnes et du plateau tibétain. "L'Asie Centrale, autrefois recouverte par une vaste mer peu profonde, est devenue un immense désert en raison de la collision entre l'Inde et l'Asie et le soulèvement des plus hautes montagnes du monde", précise Guillaume Dupont-Nivet qui supervise ce projet financé par le Conseil Européen de la Recherche (ERC) au CNRS ("Monsoons of Asia caused Greenhouse to Icehouse Cooling" (MAGIC)). Cette diversité géologique et climatique a généré un nombre étonnant d'espèces qui ont élu domicile dans la région. Mais aujourd'hui, ces espèces sont menacées par le changement climatique actuel, tout comme près d'un demi-milliard de personnes, qui ont de plus en plus de mal à gagner leur vie. Les cultures sont ravagées par la sécheresse, et les mers de sable en pleine croissance réclament les steppes indigènes nécessaires au pâturage du bétail.

"Ces steppes modernes dominées par les herbes n'ont émergé que lorsque le climat est devenu temporairement plus humide, il y a environ 15 millions d'années. Avant cela, le climat était tout simplement trop sec", explique Amber Woutersen, assistante de recherche à l'Institut pour la biodiversité et la dynamique des écosystèmes de l'Université d'Amsterdam. "Nos résultats montrent que l'Asie intérieure pourrait bientôt entrer dans une phase hyperaride semblable à celle des temps anciens, où l'agriculture s'effondrerait et des millions de moyens de subsistance seraient détruits".

Dans cet article, alors que nous célébrons en 2020 l'Année internationale de la santé des végétaux, les auteurs mettent en garde contre la dégradation des steppes asiatiques modifiées par l'exploitation alors qu'elles se désertifient à un rythme sans précédent. Cette tendance doit être inversée pour préserver ce qui est devenu l'un des biomes terrestres les plus menacés au monde.



Référence
†N. Barbolini, †A. Woutersen, †G. Dupont-Nivet, D. Silvestro, D. Tardif, P.M.C. Coster, N. Meijer, C. Chang, H.X. Zhang, A. Licht, C. Rydin, A. Koutsodendris, F. Han, A. Rohrmann, X-J. Liu, Y. Zhang, Y. Donnadieu, F. Fluteau, J-B. Ladant, G. Le Hir et †C. Hoorn. Évolution cénozoïque du biome steppe-désert en Asie centrale. Science Advances, 2020, DOI: 10.1126/sciadv.abb8227
†Egales contributions



Dr. Natasha Barbolini, phone +46-7-02024773, email: @
Department of Ecology, Environment and Plant Sciences (DEEP), Stockholm University

Dr. Carina Hoorn, phone +31-6-22565063 or +218-91-8946671, e-mail: @
Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics (IBED), University of Amsterdam

Ms. Amber Woutersen, phone +31-6-54917318, email: @
Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics (IBED), University of Amsterdam

Dr. Guillaume Dupont-Nivet, phone +49-176-7281-5441, email: @
CNRS, France. Aussi à l'Université de Potsdam, Allemagne.


Image captions: ‘Cenozoic evolution of the steppe-desert biome in Central Asia,’ in Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.abb8227

 

Gurbantunggut Desert Credit Hong Xiang Zhang  V2
Steppes désertiques du sud du désert de Gurbantunggut, où la couverture végétale est inférieure à 30 %. L'une des seules plantes à pouvoir pousser dans les sols sableux est le saxaul (Haloxylon ammodendron), un arbuste menacé d'extinction. Photo credit: Hong-Xiang Zhang, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences.
Photo locality: Fukang County, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China.

 

Fossil Nitraria And Ephedra Pollen V2

Images au microscope électronique à balayage (MEB) de pollen fossile utilisé pour reconstruire les anciens écosystèmes d'Asie centrale ; de gauche à droite, Nitraria sp. (vue polaire), Nitraria sp. (vue équatoriale), et Ephedra sp. (vue équatoriale). Ces arbustes tolérants à la sécheresse et au sel dominaient les paysages à la fin de l'Éocène (il y a 40 à 34 millions d'années), mais sont aujourd'hui des plantes rares dans les steppes asiatiques. Les barres d'échelle représentent 5 µm (1 µm = 0,001 mm).
Photo credits: Nitraria pollen was photographed by Carina Hoorn at the Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, and the Department of Paleontology, University of Vienna. The middle image was previously published in Hoorn et al. (2012), doi:10.1016/j.palaeo.2012.05.011. Ephedra pollen was photographed by Fang Han at Stockholm University.

 

 

Sand Sea Of The Taklamakan Credit Matthias Alberti
Mer de sable du désert du Taklamakan, le deuxième plus grand désert de sable mouvant du monde, légèrement plus petit que l'Allemagne. Des déserts hyperarides similaires ont pu se répandre en Asie centrale dans le passé en raison de la dégradation écologique causée par un changement climatique rapide.
Photo credit: Matthias Alberti (distributed via imaggeo.egu.eu).

 

 

Meadow In Qilian Mountain China Credit Xiaoming Wang
Les steppes de prairie dans les montagnes de Qilian, au nord de la Chine, entourées d'habitats de steppe alpine et de toundra. L'élévation de la topographie de la région tibétaine sur plusieurs millions d'années a créé de nouveaux écosystèmes de haute altitude favorable à la croissance de biotes tolérants au froid.
Photo credit: Xiaoming Wang (distributed via imaggeo.egu.eu).

 

 

Tianshan Mountain In China Credit Xiaoming Wang
Le Tian Shan, qui signifie "Montagnes célestes", est une grande chaîne de montagnes d'Asie centrale. La variation d'altitude créée par cette chaîne de montagnes et d'autres en Asie centrale génère un large éventail d'habitats et donc une grande biodiversité dans le biome steppe-désert.
Photo credit: Xiaoming Wang (distributed via imaggeo.egu.eu).




Contact OSUR
Guillaume Dupont-Nivet (CNRS, Géosciences Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @