Une étude mondiale, menée par l'Université d'État du Colorado, révèle que les sécheresses extrêmes et durables affectent gravement la santé à long terme des prairies et des terres arbustives. Ces écosystèmes, qui couvrent près de la moitié de la planète, subissent des pertes de productivité végétative deux fois plus importantes après quatre années de sécheresse intense par rapport aux sécheresses modérées. Ces résultats soulignent l'incapacité de ces environnements à se rétablir sous des conditions arides prolongées, une situation d'autant plus préoccupante que le changement climatique pourrait augmenter la fréquence de ces phénomènes.
Points Clés
- Les sécheresses extrêmes et prolongées réduisent de manière significative la productivité des prairies et terres arbustives.
- Après quatre ans, les pertes sont deux fois plus élevées qu'avec des sécheresses modérées.
- Ces écosystèmes perdent leur capacité de récupération face à des conditions arides persistantes.
- Le phénomène du Dust Bowl des années 1930 est un exemple historique pertinent.
- Les prairies et terres arbustives stockent plus de 30% du carbone mondial.
La menace des sécheresses extrêmes et durables
Les récentes découvertes, publiées dans la revue Science, mettent en lumière les conséquences dévastatrices des sécheresses intenses et prolongées. La productivité végétale, c'est-à-dire la création de nouvelle matière organique par photosynthèse, diminue de manière alarmante. Les chercheurs ont constaté que les pertes étaient plus du double après quatre années consécutives de sécheresse extrême par rapport aux épisodes de sécheresse de gravité modérée.
Ces écosystèmes, essentiels pour la biodiversité et le cycle du carbone, montrent une résilience limitée face à des conditions arides persistantes. Ce constat est particulièrement pertinent alors que le climat mondial évolue, rendant les sécheresses de type Dust Bowl plus probables et plus fréquentes.
« Nous montrons que, combinées, les sécheresses extrêmes sur plusieurs années ont des effets encore plus profonds qu'une seule année de sécheresse extrême ou des sécheresses modérées sur plusieurs années », a déclaré Melinda Smith, professeure de biologie à la CSU et directrice de l'étude, en collaboration avec Timothy Ohlert, ancien chercheur postdoctoral à la CSU. « Le Dust Bowl en est un bon exemple. »
Fait intéressant
Le Dust Bowl, survenu dans les années 1930 aux États-Unis, a été caractérisé par des tempêtes de poussière massives et une érosion des sols, principalement pendant les années de sécheresse extrême consécutives. Cette période a illustré les effets cumulatifs et dévastateurs des sécheresses prolongées et intenses sur les écosystèmes et l'agriculture.
L'Expérience Internationale sur la Sécheresse
Pour mieux comprendre ces phénomènes, la professeure Smith a conçu et dirigé l'Expérience Internationale sur la Sécheresse (International Drought Experiment), impliquant plus de 170 chercheurs à travers le monde. Ce projet ambitieux a consisté à installer des structures de manipulation des précipitations. Celles-ci ont réduit chaque événement pluvieux d'une quantité ciblée sur une période de quatre ans dans des écosystèmes de prairies et de terres arbustives répartis sur six continents.
L'équipe de recherche de l'Université d'État du Colorado comprenait également le professeur émérite Alan Knapp, le professeur Eugene Kelly, la professeure associée Daniela Cusack et la chercheuse associée Anping Chen. D'anciens étudiants doctorants comme Amanda Cordiero et chercheurs postdoctoraux comme Lee Dietterich ont également contribué à cette vaste étude.
Contexte de l'étude
En simulant des conditions de sécheresse extrême, équivalentes à un événement se produisant une fois tous les 100 ans, les chercheurs ont pu examiner les effets à court et à long terme sur ces écosystèmes. Les prairies et les terres arbustives sont cruciales car elles stockent plus de 30% du carbone mondial et soutiennent des secteurs économiques importants, comme l'élevage.
Variations et interactions
Les variations de précipitations, de sols et de végétation entre les continents ont permis d'observer différentes combinaisons d'années de sécheresse modérée et extrême. Cela a offert des conditions expérimentales uniques pour cette étude. La professeure Smith a souligné que l'article met en évidence l'interaction entre l'intensité et la durée des conditions de sécheresse, une interaction rarement étudiée de manière systématique par des expériences.
Elle a ajouté que les recherches suggèrent que les impacts négatifs sur la productivité végétale sont probablement beaucoup plus importants que prévu sous des conditions de sécheresse à la fois extrêmes et prolongées. Cette interaction complexe est un facteur clé pour comprendre la résilience future des écosystèmes.
Rôle crucial des écosystèmes dans le cycle du carbone
La croissance des plantes est un élément fondamental du cycle mondial du carbone. La photosynthèse végétale est la principale voie par laquelle le dioxyde de carbone pénètre dans les écosystèmes. Il est ensuite consommé par les animaux et stocké par les plantes sous forme de biomasse. Les prairies et les terres arbustives couvrent environ 50% de la surface terrestre.
Elles jouent un rôle majeur dans l'équilibre et la facilitation de l'absorption et de la séquestration du carbone à l'échelle mondiale. Des changements dans ces écosystèmes, provoqués par la sécheresse, pourraient avoir des impacts de grande envergure, comme l'a noté le professeur Knapp.
« Une force supplémentaire de cette recherche est que l'échelle de l'expérience correspond à l'étendue de ces importants écosystèmes de prairies et de terres arbustives », a déclaré Knapp. « Cela nous a permis de montrer à quel point ces impacts de sécheresse extrême peuvent être généralisés et importants à l'échelle mondiale. »
Recherches antérieures et perspectives futures
Depuis plus de dix ans, Smith, Knapp et leurs collègues mènent des recherches similaires sur les prairies à l'Université d'État du Colorado. Ils collaborent souvent avec des agences comme le Département de l'Agriculture pour mieux comprendre les conséquences du changement climatique sur ces écosystèmes, notamment sur la diversité des espèces.
L'Expérience Internationale sur la Sécheresse est un exemple clé de ce travail. L'équipe avait déjà publié des résultats dans PNAS, issus du même réseau de recherche multi-sites. Ces travaux avaient quantifié l'impact d'une sécheresse extrême à court terme (un an) sur les écosystèmes de prairies et de terres arbustives. Smith a indiqué que la combinaison de ces deux publications constitue une base importante pour de futures recherches sur ce sujet.
« En raison de la rareté historique des sécheresses extrêmes, les chercheurs ont eu du mal à estimer les conséquences réelles de ces conditions à court et à long terme », a-t-elle expliqué. « Cet effort de recherche vaste et distribué est un véritable travail d'équipe et offre une plateforme pour quantifier et étudier plus en profondeur comment les impacts intensifiés de la sécheresse pourraient se manifester. »
- Informations supplémentaires:
- Titre de l'article: Drought intensity and duration interact to magnify losses in primary productivity
- Publication: Science (2025)
- DOI: 10.1126/science.ads8144
- Journal: Proceedings of the National Academy of Sciences, Science
- Fourni par l'Université d'État du Colorado
