Olivia Vought, Université du Michigan, parle de son article : Une fonte des neiges plus précoce augmente la force du puits de carbone dans les prairies de montagne de manière inégale tout au long de la saison de croissance.
Dans les régions froides et montagneuses, le climat se réchauffe, ce qui entraîne une fonte plus précoce de la neige. En fait, les hivers changent plus rapidement que les saisons plus chaudes dans de nombreuses régions saisonnièrement froides. Cependant, la manière dont ces processus hivernaux changeants influencent les écosystèmes en cascade est encore relativement inconnue. Dans les endroits enneigés à haute altitude, le moment de la fonte des neiges est essentiel pour déterminer la durée de la saison de croissance. Cependant, il reste incertain si une fonte des neiges plus précoce entraînera une croissance plus précoce des plantes et une augmentation de l’absorption globale du carbone, ou simplement un déplacement plus précoce de la saison de croissance sans modifier l’absorption globale du carbone. Si les plantes commencent à pousser plus tôt, elles pourraient maintenir la même durée de saison de croissance si elles ont une durée de croissance fixe qui se termine après la production des graines, ou si une fonte des neiges plus précoce provoque un assèchement supplémentaire du sol et une diminution de la croissance des plantes plus tard dans la saison de croissance. Il est important de déterminer comment la durée de la saison de croissance change en réponse à une fonte des neiges plus précoce pour comprendre le cycle du carbone en réponse au changement climatique.
Pour déterminer l’impact d’une fonte des neiges plus précoce sur le cycle du carbone, nous avons mis en place une expérience près du laboratoire biologique des Rocheuses, dans l’ouest du Colorado. Nous avons recouvert les parcelles expérimentales de toiles d’ombrage noires, réduisant ainsi l’albédo et provoquant la fonte de la neige environ 12 jours plus tôt.
Le dispositif expérimental : mise en place des toiles d’ombrage noires (à gauche) et les parcelles expérimentales terminées (à droite). Crédit photo : Sophia Todorov.
Dans les parcelles de fonte antérieures, la neige a fondu en moyenne le 16 mai et le 28 mai en moyenne dans les parcelles témoins. Dès début juin, nous avons mesuré les flux de carbone et la biomasse végétale dans chacune des parcelles bihebdomadairement. Nous avons évalué l’évolution de la productivité primaire brute (GPP), de la respiration de l’écosystème (RE) et de l’échange net de l’écosystème (NEE) avec la fonte des neiges plus précoce. NEE est l’équilibre entre GPP et ER et mesure la force du puits de carbone. Nous étions curieux de savoir si la fonte des neiges antérieure avait modifié la résistance globale du puits de carbone.
Pour adapter les cinq mesures NEE à une évaluation complète de la dynamique du carbone pendant une saison de croissance, nous avons construit un modèle associant chacune de nos mesures sur le terrain à des données fréquemment mesurées dans les parcelles : humidité du sol, température de l’air et intensité lumineuse. Nous avons ensuite utilisé le modèle pour calculer le NEE cumulatif au début, au milieu et à la fin de la saison de croissance et avons additionné les valeurs du début, du milieu et de la fin de la saison pour déterminer l’impact de la fonte des neiges précoce sur le NEE cumulatif tout au long de la saison de croissance. Nous avons constaté qu’en moyenne, une fonte des neiges plus précoce augmentait la résistance du puits de carbone, les parcelles de fonte des neiges précoces présentant une plus grande accumulation de carbone en début et en milieu de saison. Il est intéressant de noter que cette tendance s’est inversée vers la fin de la saison de croissance, les parcelles antérieures à la fonte des neiges constituant un puits de carbone plus faible. Cela suggère que la saison de croissance pourrait être décalée plus tôt dans l’année en raison d’une fonte des neiges plus précoce.
En identifiant le modèle d’absorption du carbone en réponse à une fonte des neiges plus précoce, nous contribuons à clarifier l’une des principales questions concernant la gestion du carbone : le changement climatique entraînera-t-il des communautés végétales plus productives dans les endroits froids, ou la productivité sera-t-elle compensée par d’autres conditions abiotiques limitantes ? Ici, nous avons constaté qu’une fonte des neiges plus précoce faisait en sorte que les parcelles devenaient globalement des puits de carbone plus puissants, l’augmentation de la biomasse des graminoïdes en début de saison contribuant à stimuler l’absorption du carbone. Cependant, avec le changement du calendrier de la saison de croissance, il sera de plus en plus important de comprendre l’impact de la croissance précoce et de la sénescence sur les interactions entre les espèces.