Le déclin de la résilience des plantes menace le stockage du carbone dans l’Arctique

Leurs résultats ont révélé qu’en raison de perturbations fréquentes telles que les incendies de forêt qui détruisent la végétation et la sécheresse et la déforestation persistantes qui affament à la fois les terres et la faune, la résilience de nombreuses communautés végétales dans les forêts boréales du sud — ou leur capacité à se rétablir après ces événements — considérablement diminué avec le temps. Cela pourrait affecter le bilan carbone de l’Arctique, préfigurant un avenir dans lequel la région deviendra probablement une source de carbone au lieu de rester un puits de carbone en raison de sa capacité limitée à absorber le dioxyde de carbone atmosphérique dans les décennies à venir.

En effet, les régions arctiques et boréales se sont réchauffées plusieurs fois plus rapidement que d’autres endroits du globe et un réchauffement supplémentaire est attendu dans un avenir proche, a déclaré Yue Zhang, auteur principal de l’étude et étudiant diplômé en sciences de la terre à l’Université d’État de l’Ohio.

« Lorsque nous parlons de la réponse des forêts au changement climatique, nous pensons la plupart du temps à la forêt tropicale humide », a déclaré Zhang. « Mais les forêts boréales isolées sont vraiment importantes en raison de leur vaste étendue, de leur important stockage de carbone et de leur potentiel d’atténuation du changement climatique. »

L’étude a été récemment publiée dans Écologie de la nature et évolution.

Pour mieux comprendre comment l’écosystème de la région a changé en raison du réchauffement accru, les chercheurs ont utilisé les données historiques du programme Arctic-Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) de la NASA pour détecter à distance de subtils changements de verdure en Alaska et dans l’ouest du Canada entre 2000 et 2019. Ils ont pu estimer la vitesse variable dans le temps de la régénération de la végétation après de petites fluctuations ou des pertes importantes, même dans les zones où de grandes pertes ne se sont pas encore produites.

L’étude a révélé que même si la résilience des plantes dans les forêts boréales du sud diminuait considérablement, même dans les régions présentant une tendance au verdissement, on pensait que la résilience avait augmenté dans la majeure partie de la toundra arctique. Outre les incendies, d’autres facteurs comme la chaleur et la sécheresse pourraient avoir contribué au déclin de la résilience des plantes dans le sud, et des changements dans la disponibilité des nutriments auraient pu aider la végétation à prospérer dans le reste de l’Arctique.

Bien que la libération de nourriture puisse bénéficier à la croissance et à la résilience des plantes, la réalité est que la hausse des températures qui rend cela possible pourrait également entraîner une fonte du pergélisol arctique plus rapidement qu’elle ne l’est déjà, libérant du sol autant de carbone que 35 millions de voitures en émettent. par an et accélère l’arrivée des points de bascule climatiques.

On ne sait pas encore avec certitude quelle quantité de carbone sera absorbée par les plantes et quelle quantité contribuera à un réchauffement supplémentaire, a déclaré Zhang.

« C’est assez préoccupant, car si le verdissement peut indiquer que la productivité et l’absorption du carbone dans ces régions augmentent maintenant, le déclin de la résilience indique que cela pourrait ne pas être durable à long terme », a-t-elle déclaré.

Selon l’étude, ces changements indiquent que l’écosystème tout entier est en danger, car une grande partie des forêts boréales du sud perd sa stabilité, ce qui pourrait entraîner une perte généralisée de forêts et des changements de biomes.

Le verdissement des régions qui connaissent en même temps un déclin de leur résilience pourrait également indiquer que la région a du mal à prendre quelques dernières respirations profondes avant une perte importante de forêt, a déclaré Yanlan Liu, auteur principal de l’étude et professeur adjoint de sciences de la terre à l’État de l’Ohio. Cela signifie que même si la région pourrait absorber des quantités importantes de carbone à court terme, les scientifiques s’attendent à ce que si la résilience continue de décliner, l’écosystème boréal de l’Arctique ne soit pas aussi efficace qu’on le pensait pour atténuer le climat à long terme.

« Les enregistrements de température montrent que cette région se réchauffe jusqu’à deux à quatre fois plus vite que la moyenne mondiale », a déclaré Liu. « Il s’agit d’un point chaud de changement de végétation où son étude peut nous renseigner sur la stabilité de l’écosystème et ce qu’il est capable de tolérer avant de passer à un état alternatif par une perte généralisée de forêt. »

L’étude a en outre révélé que les zones chaudes et sèches à haute altitude et à couverture végétale dense figuraient parmi les points chauds du déclin de la résilience. Cependant, comme de nombreux modèles climatiques manquent actuellement de consensus sur la façon dont le changement de végétation et la dynamique du carbone contribuent l’un à l’autre, les travaux de cette équipe contribueront à améliorer ces modèles en informant les scientifiques des endroits où les changements de végétation sont susceptibles de se produire.

En fin de compte, a déclaré Zhang, leur méthode a révélé des changements plus nuancés dans la santé de la végétation de la région, au-delà des tendances de verdissement et de brunissement précédemment signalées. Cette méthode fournit également aux chercheurs un outil pour identifier la perte potentielle de végétation dans d’autres régions au cours des prochaines décennies.

Alors qu’ils envisagent de continuer à prédire avec précision les changements des écosystèmes, les chercheurs notent que leurs résultats justifient davantage d’enquêtes sur le terrain visant à mieux caractériser et comprendre la résilience de la région.

« Les scientifiques doivent apprendre à quantifier les risques induits par le climat sous différents angles », a déclaré Liu. « En plus de la télédétection par satellite, nous avons besoin de davantage d’observations au sol pour nous aider à identifier les moyens d’exploiter ces résultats pour éclairer les futures ressources et stratégies de gestion des risques. »

L’étude a été soutenue par la NASA et l’Ohio Supercomputer Center. Les co-auteurs incluent Kaiguang Zhao de l’État de l’Ohio, Jonathan Wang de l’Université de l’Utah et Logan T. Berner et Scott J. Goetz de la Northern Arizona University.