Proposé par éditeur le 2 février 2022.
Figure 1. Some flowering species found in Finger Rock Canyon. (a) Allium macropetalum, (b) Uropappus lindleyi, (c) Portulaca umbraticola subsp. lanceolata, (d) Claytonia perfoliata, (e) Mammillaria grahamii, (f) Carnegiea gigantea, (g) Echinocereus coccineus, (h) Passiflora mexicana, (i) Epilobium canum.
Par Alessandro Fisogni, Natasha de Manincor, C. David Bertelsen, Nicole E. Rafferty
L’idée d’écrire cet article est venue après une perturbation majeure liée à la pandémie de Covid-19. Nous venions tous les deux (Natasha et Alessandro) d’arriver en tant que post-doctorants au Rafferty Lab de l’UCR en février 2020, avec des plans pour de nouvelles recherches et expériences qui devraient commencer peu de temps après. Quelques semaines plus tard, toutes les installations du campus – comme dans pratiquement toutes les universités – ont fermé pendant plusieurs mois, entravant nos plans pour l’année. Nous avons alors dû réfléchir à quelque chose qui ne nécessitait pas une approche empirique pour éviter une lacune importante dans notre recherche. Grâce à une collaboration de longue date entre Nicole E. Rafferty et C. David Bertelsen, nous avons eu l’opportunité de travailler sur un ensemble de données incroyable qui nous a engagés pendant plus d’un an.
Depuis 1981, Dave Bertelsen monte et descend le Finger Rock Canyon dans les montagnes Catalina près de Tucson, Arizona (USA). Ces montagnes abritent un éventail d’espèces important et extrêmement diversifié, tant pour les plantes (Fig. 1) que pour les animaux (Fig. 2). Fasciné par les changements de diversité observés dans tout le canyon et alimenté par une passion, une curiosité et une volonté uniques, il a vu une opportunité d’en apprendre davantage sur les changements spatiaux et temporels des communautés végétales. Le résultat d’un tel effort est une collection inégalée de données phénologiques, y compris l’ensemble de la flore trouvée le long d’un sentier de 5 miles englobant un gradient d’altitude de 1267 m et cinq principales communautés végétales (Fig. 3), des broussailles du désert à la forêt de pins (Bertelsen 2018) . À ce jour, cet enregistrement couvre cinq décennies (années 1980 à 2020) et comprend des milliers de points de données signalant la présence de fleurs pour les 599 espèces végétales trouvées dans le canyon.
Figure 2. Some animal species found along the Finger Rock Canyon. (a) ring-necked snake, (b) Mexican spotted owl, (c) reticulate gila monster.
Dans un article récent dirigé par Nicole Rafferty, les auteurs ont exploré cet ensemble de données pour montrer que le temps de floraison divergeait entre les communautés à travers le gradient de manière non linéaire, et que ces changements étaient liés à des changements spécifiques à l’altitude dans les variables climatiques (Rafferty et al . 2020). La question de savoir comment une telle variation se reflète dans le chevauchement de la floraison au sein et entre les communautés est restée une question ouverte.
Figure 3. Views from the trail. (a) Looking up Finger Rock Canyon from the trailhead. The foreground vegetation is desert scrub while that on top of the distant ridge is oak-pine woodland, (b) Tucson from Finger Rock Canyon, looking SW from 6300 feet elevation. Vegetation is oak-pine woodland.
Dans le présent article publié dans Ecography, nous avons utilisé des statistiques circulaires (Staggemeier et al. 2020) pour estimer les changements temporels de la synchronisation de la floraison au sein et entre les communautés sur une période de 33 ans (entre 1984 et 2019), et les relier aux changements de température et de précipitations enregistrés à travers le gradient. Nous avons constaté que la synchronisation de la floraison diminuait de manière significative dans toutes les communautés végétales, en particulier aux altitudes les plus basses et les plus arides (28,1 % de perte de synchronisation), et ces diminutions étaient corrélées négativement avec l’augmentation des températures. La réduction des précipitations a interagi avec des températures plus chaudes accélérant la diminution de la synchronisation, encore une fois en particulier dans les communautés de broussailles du désert les plus basses. Dans le même temps, la synchronisation de la floraison au sein des espèces végétales présentes dans plusieurs communautés a augmenté entre la plupart des paires de communautés à des taux accélérés ces dernières années, sauf entre les deux communautés les plus élevées, indiquant une homogénéisation généralisée de la phénologie de la floraison à travers le gradient.
Étant donné que l’augmentation de la température et la diminution des précipitations devraient se poursuivre à l’avenir dans la zone d’étude (Vose et al. 2017, Dannenberg et al. 2019), nous pourrions nous attendre à une intensification des schémas observés dans notre étude, avec des effets potentiellement négatifs sur la communautés végétales et sur l’ensemble de l’écosystème. Cela est particulièrement vrai si la mousson nord-américaine, qui fournit environ la moitié des précipitations annuelles, continue de faiblir (Pascale et al. 2017). De plus, une autre variable qui joue certainement un rôle important dans la définition de la disponibilité des fleurs est la fréquence croissante des incendies de forêt (Abatzoglou et al. 2021), qui sont susceptibles d’interagir avec d’autres changements climatiques pour remodeler la synchronisation de la floraison dans les années à venir.
Figure 4. Sunset from Finger Rock Canyon.
Toutes les photos sont de C. David Bertelsen.
Références
Abatzoglou, JT et al. 2021. Augmentations projetées des incendies de forêt dans l’ouest des États-Unis malgré les contraintes croissantes en matière de carburant. – Commun. Terre Environ. 2 : 227.
Bertelsen, CD 2018. Trente-sept ans sur un sentier de montagne : flore vasculaire et phénologie de la floraison du bassin versant de Finger Rock Canyon, montagnes de Santa Catalina, Arizona. – Plantes du désert 34 : 3–268.
Dannenberg, MP et al. 2019. Réduction de la croissance des arbres dans les États-Unis semi-arides en raison de réponses asymétriques à l’intensification des précipitations extrêmes. – Sci. Adv. 5 : eaaw0667.
Pascale S. et al. 2017. Affaiblissement de la mousson nord-américaine avec le réchauffement climatique. – Nat. Clim. Modification 7 : 806–812.
Rafferty, NE et al. 2020. Le changement climatique entraîne des changements divergents et non linéaires dans la phénologie de la floraison à travers les altitudes. – Courant. Biol. 30 : 432–441.
Staggemeier, VG et al. 2020. La nature circulaire des événements récurrents du cycle de vie : un test comparant la phénologie tropicale et tempérée. – J. Écol. 108 : 393–404.
Vose, R. et al. 2017. Changements de température aux États-Unis. – Dans : Wuebbles, D. et al. (éds), Rapport spécial sur la science du climat : quatrième évaluation nationale du climat, Vol. Programme de recherche sur le changement global de l’IUS, Washington, DC, États-Unis, pp. 185–206.
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