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Extension de l’aire de répartition des mangroves limitée par les courants océaniques et les caractéristiques côtières


Jackie Raw parle de son récent article : La dispersion et la géomorphologie côtière limitent le potentiel d’expansion de l’aire de répartition des mangroves sous l’effet du changement climatique. En savoir plus sur les implications de ce travail pour la modélisation des réponses des mangroves au changement climatique.


Les mangroves, souvent décrites comme des terres marécageuses tropicales, sont des caractéristiques classiques des côtes chaudes où les températures à la surface de la mer sont supérieures à 20°C. Ces écosystèmes ont persisté et se sont adaptés au fil des millénaires, ce qui a conduit à plusieurs hypothèses sur leurs réponses potentielles aux changements climatiques contemporains et futurs. Plus particulièrement, les mangroves sont considérées comme un excellent exemple de « tropicalisation » sous des températures mondiales croissantes – à mesure qu’il se réchauffe, les espèces tropicales pourront s’établir et persister à des latitudes plus élevées à mesure que les conditions climatiques deviennent plus appropriées dans ces zones.

Cette « expansion vers les pôles » des mangroves a été enregistrée à plusieurs limites de l’aire de répartition continentale, où de jeunes nouveaux palétuviers ont été enregistrés à de nouveaux endroits ces dernières années. Cela a des implications importantes, car il a été démontré que les mangroves s’établissent et empiètent sur les marais salants, entraînant des changements dans le fonctionnement des écosystèmes et altérant les services écosystémiques, notamment le stockage et la séquestration du carbone, la filtration des nutriments et le soutien de la biodiversité. Comprendre les moteurs régionaux et locaux de la distribution des mangroves et comment cela pourrait être impacté par le changement climatique est donc important pour les approches de gestion locale et les analyses à l’échelle mondiale des interactions écologiques-climatiques.

Les palétuviers Avicennia marina de l’estuaire de Nahoon ont été initialement plantés ici en 1969 et se sont depuis étendus dans une forêt établie couvrant maintenant 2,6 ha (Photo : J Raw)

La répartition des mangroves n’est pas contrôlée uniquement par la température

La limite sud de l’aire de répartition africaine des mangroves se situe le long de la côte est de l’Afrique du Sud. Comme d’autres limites de l’aire de répartition de l’hémisphère sud pour les mangroves en Australie, en Nouvelle-Zélande et au Brésil, ce littoral est caractérisé par une forte énergie des vagues qui limite les mangroves à se produire dans des estuaires abrités. La répartition des mangroves en Afrique du Sud est inégale, les forêts ne se trouvant que dans 16% des estuaires le long de la zone de transition subtropicale à tempérée chaude. Cependant, le potentiel d’estuaires supplémentaires pour soutenir les mangroves avait déjà été testé il y a plus de 50 ans, lorsque des arbres ont été transplantés à environ 70 km plus au sud de la limite de distribution naturelle. Cette forêt de mangrove persiste aujourd’hui et s’est naturellement étendue aux marais salants adjacents.

Compte tenu de cette occurrence, dans cette étude, nous avons cherché à déterminer si d’autres estuaires le long de ce littoral pourraient convenir aux mangroves (un reflet de la niche fondamentale), si la dispersion des propagules pouvait expliquer la distribution observée (la niche réalisée), et si cela serait impactés selon différents scénarios de changement climatique (RCP4.5 et RCP8.5). Pour y parvenir, nous avons utilisé une nouvelle approche pour combiner les modèles de distribution des espèces et la modélisation de la dispersion des propagules pour une évaluation quantitative robuste. Les modèles de distribution des espèces (MaxEnt) devaient identifier les estuaires avec des conditions appropriées sur la base de variables environnementales estuariennes qui se sont avérées expliquer la distribution des mangroves dans cette région (zone inondable, ruissellement annuel moyen, taux de rinçage quotidien, état de l’embouchure de l’estuaire et température terrestre moyenne annuelle). ). Nous avons ensuite croisé ces emplacements avec des sites potentiels d’échouage de propagules à l’aide d’une matrice de connectivité. Les sites d’échouage ont été identifiés à l’aide d’un modèle océanique numérique de suivi des particules à haute résolution qui résout les tourbillons et les marées à méso-échelle pour développer des «trajectoires» flottantes pour les propagules provenant des emplacements des forêts de mangroves établies. Nous avons également répété la modélisation de la distribution des espèces dans des conditions environnementales estuariennes modifiées sur la base des changements prévus de la température et des précipitations d’ici 2050 dans les scénarios de changement climatique RCP4.5 (le scénario intermédiaire dans lequel les émissions devraient culminer d’ici 2040 puis diminuer vers 2100) et RCP8. 5 (le scénario le plus pessimiste, mais réaliste, dans lequel les émissions devraient augmenter tout au long du 21St siècle).

Les caractéristiques océanographiques et la géomorphologie côtière limitent la répartition des mangroves

L’approche de modélisation de la distribution des espèces a montré qu’il existe d’autres estuaires dans l’aire de répartition actuelle (± 900 km) qui ont des conditions environnementales qui seraient appropriées pour soutenir les mangroves à l’heure actuelle. Parmi ceux-ci, il a été vérifié qu’un système était en fait un nouveau record d’occurrence de mangroves dans le pays qui n’avait auparavant pas été officiellement reconnu dans la base de données botanique nationale des estuaires. De plus, lorsque nous avons considéré les estuaires le long des ± 110 km de côtes contiguës vers le sud de la limite actuelle de distribution naturelle des mangroves, six autres systèmes ont été prédits comme étant adaptés aux mangroves par le modèle.

La dispersion des propagules dans cette région reflète la direction d’écoulement primaire du courant d’Agulhas (du sud vers l’ouest). Il s’agit d’un courant chaud et rapide, et le modèle de dispersion a indiqué un potentiel élevé de connectivité le long du rivage entre les mangroves estuariennes de la région, certaines pistes indiquant un transport potentiel autour du Cap et vers la côte ouest de l’Afrique australe. Cependant, les matrices de connectivité ont montré que la plupart des propagules de mangrove s’échouaient près de leur forêt source, indiquant que les mangroves de cette région recrutent en grande partie localement. Cela a également été signalé dans des études de génétique des populations pour les espèces de mangroves dominantes dans la région – Port de plaisance d’Avicenne. La forte probabilité de dispersion locale et de connectivité à proximité suggère que d’autres estuaires qui sont écologiquement adaptés aux mangroves ne sont pas accessibles aux propagules en raison de la dynamique côtière et estuarienne à l’échelle locale à régionale.

Le littoral sud-africain est caractérisé par une forte énergie des vagues et des sédiments très mobiles qui resserrent souvent les entrées de l’estuaire. Pendant les faibles débits fluviaux, ces systèmes peuvent rester fermés à la mer, créant ainsi des barrières à la dispersion et à l’établissement des propagules de mangrove. D’autres processus physiques localisés tels que les fluctuations des marées et les caractéristiques océanographiques subméso-échelle telles que les tourbillons, les filaments et les fronts ou les configurations côtières peuvent également tous influencer la dispersion des propagules. Cela se traduit par la distribution inégale observée des mangroves à cette limite de l’aire de répartition.

Modèle de dispersion potentielle des propagules de mangrove autour de l’Afrique australe. Les cercles bleus indiquent l’emplacement des forêts de mangroves établies (Fig. 4 dans un article publié).

Changement climatique et limite australe de l’aire de répartition des mangroves en Afrique

Dans les deux scénarios de changement climatique futur, 30% des estuaires qui abritent actuellement des forêts de mangroves devraient avoir des conditions environnementales inappropriées. Les résultats du modèle de distribution des espèces pour ces scénarios ont indiqué que le ruissellement annuel moyen était la variable environnementale qui contribuait le plus à expliquer l’ajustement et la variabilité du modèle. Pour ces modèles projetés, les estimations de 2050 du ruissellement annuel moyen ont été dérivées des changements prévus des précipitations. Les changements dans le ruissellement annuel moyen en raison du changement climatique devraient influencer la disponibilité de l’eau douce, mais des épisodes de précipitations intenses peuvent également entraîner des inondations, l’affouillement et la perte d’habitat de mangrove.

Les modèles 2050 ont également indiqué que six estuaires supplémentaires au-delà de la distribution actuelle deviendraient adaptés aux mangroves sous le changement climatique. Cependant, lorsque les emplacements de ces estuaires ont été évalués dans les matrices de connectivité, il a également été constaté qu’il existe un potentiel limité pour que les propagules s’échouent sur ces nouveaux sites à partir de forêts établies. En fin de compte, si les forêts de mangroves existantes sont perdues dans cette région, cela conduirait à une fragmentation supplémentaire et à une connectivité réduite et même à la possibilité d’une contraction de la limite de l’aire de répartition.

Les mangroves sont appréciées pour leur contribution à la biodiversité en Afrique du Sud, de sorte que les approches de gestion doivent se concentrer sur la prévention de la dégradation des forêts établies, en particulier compte tenu des pressions locales existantes sur ces écosystèmes.


Jackie Raw Université Nelson Mandela, Afrique du Sud

Lire l’intégralité de l’article en ligne : La dispersion et la géomorphologie côtière limitent le potentiel d’expansion de l’aire de répartition des mangroves sous l’effet du changement climatique





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