Recherche révolutionnaire sur le rôle des eaux souterraines dans la durabilité des écosystèmes
Jusqu’à présent, les eaux souterraines – une ressource en eau essentielle dans le monde entier, en particulier dans les régions sèches – ont été largement sous-étudiées quant à leur importance et leur rôle dans le maintien des écosystèmes. Un nouvel effort de recherche révolutionnaire dirigé par le SUNY College of Environmental Science and Forestry (ESF) en partenariat avec l’Université de Californie à Santa Barbara (UCSB), l’Université de Cardiff et le Desert Research Institute (DRI) examine la relation entre les eaux souterraines et les écosystèmes à travers la Californie. Leurs découvertes innovantes sont présentées dans Eau naturelle.
Dirigée par le Dr Melissa Rohde, qui a réalisé l’étude dans le cadre de ses recherches doctorales au laboratoire d’échohydrologie riveraine du Dr John Stella à l’ESF, l’équipe a utilisé l’imagerie satellite et les données de surveillance des eaux souterraines pour identifier les seuils de profondeur des eaux souterraines et les changements saisonniers qui peuvent prendre en charge des écosystèmes dans toute la Californie dans le cadre de la loi sur la gestion durable des eaux souterraines de l’État.
« La grande majorité de l’eau douce de notre planète est constituée d’eau souterraine, mais nous ne la reconnaissons pas et ne la gérons pas de manière durable, ce qui entraîne de graves conséquences pour les humains et les écosystèmes naturels », a déclaré le Dr Rohde, aujourd’hui directeur de Rohde Environmental Consulting, LLC. « Les eaux souterraines sont essentielles pour de nombreux écosystèmes, mais leurs besoins en eau sont rarement pris en compte par les agences de l’eau et les défenseurs de l’environnement. Pour concilier cela, notre étude propose une approche simple et pratique pour détecter les seuils et objectifs écologiques qui peuvent être utilisés par les praticiens pour allouer et gérer ressources en eau. »
Utilisant 38 années d’images satellite Landsat (1985-2022) et de données de puits d’eau souterraine à l’échelle de l’État, l’étude a examiné les impacts sur les communautés végétales clés. Un défi majeur consistait à développer des mesures standardisées pouvant être appliquées à divers écosystèmes avec des conditions d’eau spécifiques au site. L’équipe a appliqué une méthode commune de transformation des données d’une nouvelle manière pour identifier les seuils de verdure de la végétation et de profondeur des eaux souterraines au fil du temps, susceptibles de déterminer les besoins en eaux souterraines des écosystèmes, contribuant ainsi à éclairer les décisions concernant l’utilisation et la planification de l’eau.
« Les écosystèmes dépendants des eaux souterraines, tels que les zones humides, les plaines inondables et les zones riveraines, ont une importance démesurée sur la biodiversité. Plus de 80 à 90 pour cent des espèces dans une région en général peuvent dépendre de ces écosystèmes sous une forme ou une autre », a déclaré le Dr. Stella, co-auteur de l’étude et vice-présidente de la recherche à l’ESF. « Nous avons appliqué une approche statistique simple à de très grands ensembles de données afin d’identifier les signes avant-coureurs et les objectifs de conservation pour une grande diversité de types d’écosystèmes. »
La vaste portée géographique et la longue période couverte par l’étude ont permis à l’équipe d’évaluer comment les systèmes à grande échelle réagissent aux chocs climatiques majeurs tels que la sécheresse historique de Californie qui s’est produite de 2012 à 2016, ainsi que l’endroit où les écosystèmes individuels dépendants des eaux souterraines peut servir de refuge résilient contre la sécheresse.
« Ce type d’étude, couvrant l’ensemble de l’État de Californie sur près de 40 ans, n’est vraiment devenu possible que ces dernières années et montre la promesse d’études similaires sur une zone géographique beaucoup plus vaste en utilisant l’approche lancée par le Dr Rohde, » a remarqué le co-auteur, le Dr Dar Roberts de l’UCSB.
Il a été découvert que lors de sécheresses, la végétation dépendante des eaux souterraines et qui maintient un lien avec les eaux souterraines peut servir de refuge critique contre la sécheresse pour les espèces associées, telles que les oiseaux ou les poissons riverains. Cependant, lorsque le niveau des eaux souterraines dépasse les zones racinaires des plantes en cas de sécheresse, ces refuges peuvent disparaître.
« L’un des principaux points à retenir de cette étude est que nous pouvons utiliser ce que nous savons sur la profondeur des racines de différents types de plantes pour déterminer approximativement les niveaux d’eau souterraine nécessaires au maintien de la santé de l’écosystème », a déclaré la co-auteure, le Dr Christine Albano de DR. « Nous avons constaté que la végétation était plus saine là où les niveaux d’eau souterraine se situaient à environ 1 mètre de la profondeur maximale des racines, par rapport aux endroits où les eaux souterraines étaient plus profondes. »
L’équipe de recherche espère que leur approche et leurs résultats pourront contribuer à éclairer les décisions en matière de gestion de l’eau en Californie et au-delà.
« Cette étude donne aux gestionnaires des eaux souterraines une mesure intuitive et spécifique au site qui peut fournir une base basée sur des données pour guider les efforts d’allocation de l’eau et de restauration des écosystèmes », a déclaré le co-auteur et professeur Kelly Caylor de l’UCSB.
« À l’échelle mondiale, des efforts croissants sont déployés pour gérer les ressources en eaux souterraines à des fins multiples, non seulement pour répondre aux besoins en eau potable ou à une agriculture de grande valeur. Notre travail fournit une base solide sur laquelle élaborer des lignes directrices claires sur la manière de gérer les eaux souterraines pour soutenir un large éventail de des besoins dans les bassins versants de Californie et au-delà », a déclaré le co-auteur, le professeur Michael Singer de l’Université de Cardiff.