Étude mondiale des impacts des sécheresses extrêmes sur les prairies et les arbustes

Les résultats – publiés dans Actes de l’Académie nationale des sciences — quantifier l’impact d’une sécheresse extrême à court terme sur les écosystèmes de prairies et de broussailles sur six continents avec un niveau de détail qui n’était pas possible auparavant.

C’est la première fois qu’une expérience aussi vaste est entreprise pour générer une compréhension de base des pertes potentielles de productivité végétale dans ces écosystèmes vitaux.

Melinda Smith, professeur au Département de biologie de la CSU, a dirigé l’étude et est la première auteure de l’article. Elle a déclaré que la réduction observée dans un processus clé du cycle du carbone après un seul épisode de sécheresse survenant tous les 100 ans dépasse largement les pertes précédemment signalées pour les prairies et les arbustes.

« Nous avons pu déterminer que la perte de croissance des plantes aériennes — une mesure clé du fonctionnement de l’écosystème — était 60 % plus importante lorsque la sécheresse à court terme était extrême, par rapport aux sécheresses moins graves qui ont été plus fréquemment connues historiquement », a-t-elle déclaré. dit. « Les études antérieures souffraient de différences méthodologiques lors de l’estimation des impacts d’une sécheresse extrême sur les écosystèmes naturels, mais notre approche standardisée et distribuée a résolu ce problème. »

Smith a ajouté que le projet met également en valeur la variabilité de la réponse à la sécheresse dans les écosystèmes de prairies et de broussailles, offrant à la fois un examen des impacts mondiaux du changement climatique ainsi qu’un aperçu des zones qui seront les plus stressées ou les plus résilientes dans les années à venir.

Collecte de données mondiales sur les sécheresses extrêmes sur les écosystèmes de prairies et de broussailles Connue sous le nom d’Expérience internationale sur la sécheresse, la recherche récemment publiée remonte à 2013 dans le cadre du réseau de coordination de recherche Drought-Net de la National Science Foundation. Au total, plus de 170 auteurs représentant des institutions du monde entier sont cités dans la nouvelle étude PNAS, réalisée au cours des quatre dernières années.

Pour rassembler leurs données, les chercheurs ont construit des structures de manipulation des précipitations pour réduire expérimentalement la quantité de précipitations naturelles disponibles pour les écosystèmes pendant au moins une saison de croissance complète. Environ la moitié des sites participants ont imposé des conditions de sécheresse extrême à ces structures, tandis que le reste a imposé une sécheresse moins grave à titre de comparaison.

À mesure que le climat de la Terre continue de changer, les sécheresses à court terme, d’intensité statistiquement extrême, deviendront plus fréquentes, et ce qui était autrefois considéré comme une sécheresse centenaire se produirait désormais potentiellement tous les deux à cinq ans, a déclaré Smith. Mais en raison de la rareté historique des sécheresses extrêmes, les chercheurs n’ont pas pu estimer l’ampleur réelle de leurs conséquences écologiques.

Smith a déclaré que les prairies et les arbustes étaient des zones de test parfaites pour combler cette lacune en matière de recherche, car elles sont plus faciles à manipuler à des fins d’étude que d’autres systèmes, tels que les forêts. Ils stockent également plus de 30 % du stock mondial de carbone et soutiennent des industries clés telles que l’élevage.

« Il s’agit d’écosystèmes clés qui s’étendent à l’échelle mondiale, ce qui les rend très pertinents pour ce type de travail », a déclaré Smith, qui préside également le conseil de la faculté sur le campus. « Les prairies et les arbustes couvrent entre 30 et 40 % de la planète et connaissent fréquemment des déficits de précipitations. Cela signifie qu’ils sont plus vulnérables au changement climatique. »

Les résultats des sites fournissent également un aperçu de la manière dont les types de climats, de sols et de végétation spécifiques influencent largement la réponse à la sécheresse. Bien que les travaux montrent que les sites plus secs et moins diversifiés comme ceux du Colorado sont susceptibles d’être les plus vulnérables aux extrêmes, Smith a déclaré que la gravité de la sécheresse était le facteur le plus constant et le plus important pour déterminer la réponse d’un écosystème.

« Nos données suggèrent des pertes plus importantes dans les sites les plus secs, mais si vous atteignez les extrêmes — ce qui est prévu — nous pouvons généralement nous attendre à des pertes substantielles, où que vous soyez dans le monde », a-t-elle déclaré. « Nous avons également constaté que même des pertes modérées dues à des sécheresses moins graves entraîneraient probablement des impacts importants sur les populations qui dépendent de ces systèmes. Et puis il y a une perte combinée de fonction à travers le monde à prendre également en compte. »

Smith a déclaré que l’équipe examinait actuellement les données collectées au cours des quatre années complètes du projet pour évaluer désormais les impacts de la sécheresse sur plusieurs années à l’échelle mondiale.