Des plaques de glace sur le plateau de Beartooth révèlent à quel point le paysage ancien différait de celui d’aujourd’hui

Un article sur la découverte a été publié dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences. Il décrit ce que les scientifiques ont appris en étudiant les restes d’une forêt mature de pins à écorce blanche qui s’est formée à 10 000 pieds d’altitude il y a environ 6 000 ans, lorsque les températures de saison chaude dans l’écosystème du Grand Yellowstone étaient similaires à celles du milieu à la fin du 20e siècle. .

La forêt a prospéré pendant des siècles jusqu’à ce que le climat commence à se refroidir il y a environ 5 500 ans en raison du déclin du rayonnement solaire estival, ont découvert les chercheurs. Les températures plus fraîches ont déplacé la limite forestière vers le bas de la pente et transformé le paysage de haute montagne de la forêt à la toundra alpine qui existe aujourd’hui.

L’un des auteurs de l’article, David McWethy, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre du Collège des lettres et des sciences de la MSU, a déclaré que l’activité volcanique ultérieure dans l’hémisphère nord avait provoqué une chute des températures déjà froides de la région. La forêt de pins s’est rapidement enfermée dans la glace, où elle est restée préservée jusqu’à ce que la plaque de glace commence à fondre ces dernières années. McWethy a déclaré que sa découverte a fourni la première preuve d’un écosystème dans une zone alpine indiquant que des forêts matures s’étaient établies en amont lorsque les températures étaient plus chaudes.

« C’est une preuve assez dramatique du changement des écosystèmes dû au réchauffement de la température », a-t-il déclaré. « C’est une histoire étonnante sur le dynamisme de ces systèmes. »

Le document indique que les plaques de glace, contrairement aux glaciers, ne coulent pas. Et jusqu’à récemment, écrivent les auteurs, les plaques de glace accumulaient lentement et presque continuellement de la glace, « permettant la préservation des matériaux déposés tels que le pollen, le charbon de bois et les macrofossiles dans leurs couches gelées ».

McWethy a déclaré que l’idée d’explorer les plaques de glace de Beartooth pendant au moins 10 000 ans à la recherche d’indices sur les conditions climatiques et environnementales passées est née du travail de Craig Lee, aujourd’hui professeur adjoint au département de sociologie et d’anthropologie de la MSU. En 2007, Lee a récupéré une partie d’un atlatl vieux de 10 300 ans dans une plaque de glace sur le plateau, alertant les scientifiques que plusieurs millénaires de matériaux culturels et de données environnementales étaient préservés dans les couches de glace voisines.

« La plupart de nos meilleurs relevés climatiques à long terme proviennent du Groenland et de l’Antarctique. Ce n’est pas une mince affaire de trouver des plaques de glace qui ont persisté pendant aussi longtemps à des latitudes plus basses à l’intérieur du continent », a déclaré McWethy. Les plaques de glace sur le plateau mesurent des centaines de mètres carrés, ce qui est assez petit par rapport aux masses de glace persistantes ailleurs.

En 2016, Lee, McWethy et Greg Pederson, paléoclimatologue du Northern Rocky Mountain Science Center de l’US Geological Survey et auteur principal de l’article qui vient de paraître, ont reçu un prix Camp Monaco de 100 000 $ pour recueillir des informations sur les changements environnementaux et l’activité humaine passée à partir de la glace. taches sur le plateau. En 2018, eux et d’autres ont reçu une subvention de la National Science Foundation pour étudier d’autres plaques de glace alpine dans la région afin de reconstruire l’histoire climatique à long terme de l’écosystème et son influence sur les autochtones d’Amérique du Nord. McWethy a déclaré que les travaux financés par la NSF ont impliqué une large collaboration entre les tribus, les agences fédérales, les archéologues et les scientifiques de plusieurs universités. L’étude de la limite forestière couvre un aspect des travaux.

Les scientifiques affirment qu’il était nécessaire d’étudier plusieurs éléments de l’ancien écosystème pour reconstituer l’histoire complète de la forêt gelée. Les membres de l’équipe, y compris des étudiants diplômés et de premier cycle de la MSU, ont analysé des couches d’isotopes de l’eau et des matières organiques dans des carottes de glace prélevées sur la plaque, et Pederson a récolté des coupes transversales de bois d’arbres anciens pour la datation au radiocarbone. Pederson a déclaré que les travaux prouvaient que la limite des arbres sur le plateau s’était déplacée vers le haut en réponse au réchauffement régional et que la forêt de pins avait prospéré pendant 500 ans alors que les conditions climatiques restaient modérées et humides.

« Le plateau semble avoir été l’endroit idéal pour permettre aux plaques de glace de s’établir et de persister pendant des milliers d’années, enregistrant des informations importantes sur le climat passé, l’activité humaine et les changements environnementaux », a déclaré Pederson.

Les résultats de l’étude suggèrent que les conditions climatiques actuelles pourraient entraîner le déplacement des arbres vers les zones du plateau qui sont aujourd’hui de la toundra. Pederson a toutefois souligné que même si les résultats de l’étude sont spécifiques à un site, il existe des liens étroits avec les contrôles climatiques sur l’élévation de la limite forestière à l’échelle mondiale.

« Les températures de la saison de croissance constituent le principal contrôle sur l’élévation et la latitude de la limite des arbres », a déclaré Pederson. « Cependant, à la limite des arbres, d’autres facteurs tels que l’humidité, le vent, le manteau neigeux et les perturbations humaines peuvent jouer un rôle important dans la détermination de la structure forestière et des limites d’altitude. »

Pour ces raisons, il est impossible de prédire exactement à quoi ressembleront les futures forêts à la limite forestière du plateau de Beartooth en termes de densité, de répartition ou de composition des espèces d’arbres, qui varieront en fonction de l’ampleur du réchauffement, selon McWethy et Pederson. La limite des arbres augmentera probablement à mesure que le climat se réchauffe, disent-ils, mais les niveaux de précipitations détermineront la structure et l’étendue de la nouvelle forêt.

Les changements auront des implications significatives pour le futur écosystème, affirment les auteurs de l’étude, notamment l’experte en climat et professeur émérite MSU Regents Cathy Whitlock, qui travaille dans l’écosystème du Grand Yellowstone depuis 40 ans. Elle et Pederson ont déclaré qu’une diminution du manteau neigeux à haute altitude affecterait les approvisionnements en eau en aval pour l’irrigation et la production d’électricité. McWethy a ajouté que si les forêts commençaient à s’établir dans la toundra, les conditions de combustible pourraient changer considérablement, augmentant potentiellement le risque d’incendies de forêt.

« C’est la raison pour laquelle les études sur les changements écologiques passés sont plus que des éléments scientifiques intéressants », a déclaré Pederson. « Ils ont des implications bien plus importantes sur les ressources dont nous dépendons tous. »