Le changement climatique rend les plantes et les écosystèmes plus assoiffés

Les services essentiels rendus par les écosystèmes dépendront de plus en plus de la disponibilité en eau.

À l'aide de simulations récentes basées sur des modèles climatiques, une équipe internationale de chercheurs a identifié plusieurs régions où l'eau limite de plus en plus les écosystèmes, notamment en Europe centrale, en Amazonie et en Russie occidentale. Des écosystèmes sains sont vitaux pour la société, car ils remplissent plusieurs fonctions essentielles, comme l'approvisionnement en nourriture et en eau, la fixation des gaz à effet de serre d'origine anthropique et le refroidissement de l'environnement.

Des écosystèmes sains nécessitent suffisamment d'énergie solaire et d'eau provenant des sols. C'est la seule façon pour la végétation de pratiquer la photosynthèse, de croître et de contribuer à la fourniture de nombreux services écosystémiques importants. Le changement climatique modifie la disponibilité en énergie et en eau pour les plantes. Alors que le réchauffement climatique apporte en permanence davantage d'énergie aux plantes du monde entier, la disponibilité régionale en eau deviendra de plus en plus incertaine à l'avenir.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue scientifique Nature Climate Change, une équipe de chercheurs allemands, néerlandais et australiens a étudié ce problème à l'aide de modèles climatiques modernes. À partir de simulations récentes, ils ont analysé des données couvrant la période 1980 à 2100. Ils ont ainsi déterminé comment les modifications simultanées de la disponibilité en eau et en énergie affectent les fonctions et les services des écosystèmes.

«Nous avons constaté que les écosystèmes du monde entier ont de plus en plus soif, qu'ils deviennent de plus en plus dépendants de l'eau«, déclare le Dr Jasper Denissen, ancien doctorant à l'Institut Max Planck de biogéochimie à Iéna et premier auteur de l'étude. Les chercheurs ont identifié plusieurs « régions points chauds » où les écosystèmes deviennent particulièrement rapidement dépendants de l'eau. Parmi celles-ci figurent de vastes zones d'Europe centrale, d'Amazonie et de Russie occidentale.

La dépendance croissante à l'eau résulte de plusieurs facteurs. Dans les écosystèmes qui souffraient déjà auparavant d'une pénurie d'eau, les besoins continuent d'augmenter. Par ailleurs, dans de nombreuses régions où les écosystèmes ne bénéficiaient autrefois pas d'un apport suffisant en énergie thermique, l'eau devient de plus en plus souvent un facteur limitant. Cela s'explique par l'apport énergétique croissant lié au réchauffement climatique. Selon l'étude, en 2100, la végétation sera affectée par la disponibilité en eau sur 6 millions de kilomètres carrés supplémentaires de notre surface terrestre par rapport à 1980. Et cet effet se manifeste non seulement dans l'espace, mais aussi dans le temps. La durée de la dépendance à l'eau augmentera de jusqu'à 2 mois par an dans près de la moitié de la zone étudiée.

« De ces déplacements spatiaux et temporels, il résulte que les plantes dépendent de l'eau dans des régions plus vastes et pendant des périodes continues plus longues sur Terre" déclare le Dr René Orth, également auteur principal de l'étude. Cela met en péril la stabilité et la santé des écosystèmes. Des fonctions importantes pour la société pourraient être compromises. Parmi les effets possibles figurent une pénurie alimentaire et hydrique, la réduction de l'absorption du dioxyde de carbone (CO2) d'origine anthropique présent dans l'atmosphère, ainsi qu'une capacité tampon décroissante face aux événements météorologiques extrêmes tels que les canicules et la sécheresse. Les différentes fonctions et services des écosystèmes sont liés de multiples façons, comme l'illustre le mécanisme physiologique végétal suivant. Lors de la photosynthèse, de minuscules pores à la surface des feuilles, appelés stomates, s'ouvrent pour absorber le CO2 atmosphérique. En assimilant le CO2, la plante produit de l'énergie et constitue de la biomasse. Cela contribue à atténuer la hausse anthropique du CO2 dans l'atmosphère. Simultanément, de l'eau s'évapore des plantes vers l'atmosphère à travers ces pores ouverts, ce qui engendre un effet de refroidissement. Ce refroidissement dépend de la disponibilité en eau et revêt une importance particulière lors des vagues de chaleur. Il peut contribuer à atténuer les pics de températures extrêmes et le stress thermique qui en découle. Cet exemple souligne l'importance de comprendre la réponse des écosystèmes au changement climatique. C'est la seule façon de planifier d'éventuelles adaptations dans la gestion agricole et forestière, afin de préserver les fonctions et services des écosystèmes au bénéfice de la société.