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Comprendre les écosystèmes de la steppe et leur importance mondiale

Ces écorégions sont caractérisées par des plaines de prairies sans forêts fermées, sauf près de rivières et de lacs, créant de vastes paysages ouverts qui s'étendent sur de multiples continents. Les prairies couvrent environ 40 % de la superficie terrestre de la Terre et fournissent des services écosystémiques essentiels, comme la séquestration du carbone et le soutien à la biodiversité.

Les steppes se caractérisent par un climat semi-aride ou continental, en moyenne 250-500 mm (10-20 po) de précipitations annuelles et présentent des étés chauds et des hivers froids lorsqu'elles sont situées en latitudes moyennes. Les températures extrêmes peuvent être enregistrées en été jusqu'à 45 °C (115 °F) et en hiver jusqu'à -55 °C (−65 °F). Ces conditions extrêmes créent des écosystèmes uniques qui soutiennent des communautés végétales et animales spécialisées adaptées à la variabilité de l'environnement.

Les principales régions du monde sont la grande steppe eurasienne qui s'étend de l'Europe orientale à l'Asie centrale, les grandes plaines nord-américaines et les prairies à herbes courtes, la steppe patagonienne en Amérique du Sud, et certaines parties de l'Australie et de l'Afrique.

Toutefois, ces écosystèmes fragiles sont de plus en plus menacés par les doubles pressions du changement climatique et des activités humaines. Comprendre comment le changement climatique influe sur les environnements steppes est essentiel pour élaborer des stratégies de conservation efficaces et assurer la prestation continue de services écosystémiques vitaux.

Accélérer l'impact du changement climatique sur les régions de Steppe

Les changements climatiques ont modifié de façon importante la dynamique des prairies, se manifestant par des tendances « vertes » et « florissantes » dans différentes régions, qui reflètent des interactions complexes entre l'élévation des températures, l'évolution des précipitations et la sensibilité inhérente de la végétation steppée à la variabilité climatique.

Des recherches récentes ont révélé que la température était le facteur climatique clé qui a contribué à la fois à l'écologisation et au brunissement des prairies à l'échelle mondiale, ce qui souligne le rôle central que joue le réchauffement dans la transformation des écosystèmes des steppes, bien que les résultats spécifiques varient considérablement selon les conditions locales, en particulier la disponibilité de l'eau.

Les changements climatiques ont des effets doubles sur les prairies de montagne : bien que le réchauffement et les précipitations modifiées menacent de nombreuses régions en raison de la sécheresse accrue, du dégel du pergélisol et des phénomènes météorologiques extrêmes, certaines régions peuvent connaître une augmentation temporaire de la productivité dans certaines conditions, ce qui rend difficile la prévision des conditions de steppe futures et souligne la nécessité d'évaluer les régions.

Températures croissantes et dynamique d'évaporation

L'augmentation des températures mondiales a des effets profonds sur les milieux steppes, principalement par leur influence sur l'équilibre hydrique. L'augmentation des températures entraîne des taux d'évapotranspiration plus élevés, ce qui réduit la disponibilité en eau du sol même lorsque les précipitations demeurent constantes.

Dans les régions de steppe, où l'eau est déjà un facteur limitatif, même des augmentations de température modestes peuvent avoir des effets disproportionnés.L'augmentation de la demande par évaporation entraîne une fermeture stomatique et réduit l'assimilation du carbone, et dans un climat de réchauffement, la productivité de la végétation peut diminuer si le stress hydrique dépasse les seuils physiologiques de tolérance.

Des recherches menées en Mongolie intérieure ont montré qu'une diminution significative de la teneur en matière organique du sol a été causée par seulement 5 ans de réchauffement climatique modéré d'environ 1,1 °C, démontrant ainsi la rapidité avec laquelle le réchauffement peut modifier les propriétés fondamentales du sol dans les écosystèmes steppes.

Évolution des précipitations et intensification de la sécheresse

Les changements dans les modèles de précipitations représentent une autre dimension critique des impacts des changements climatiques sur les steppes.Les modèles de précipitations mondiaux deviennent plus erratiques, avec une sécheresse croissante et des précipitations abondantes qui exacerbent l'érosion du sol et la dégradation de la végétation.

Les sensibilités aux changements de précipitations étaient corrélées avec la disponibilité locale de l'eau de fond, comme les précipitations annuelles moyennes et l'aridité, et les sensibilités à la biomasse et à la productivité étaient plus grandes dans les habitats secs que dans les habitats non limités par l'eau, ce qui signifie que les régions les plus sèches sont souvent les plus vulnérables aux changements de précipitations, et qu'elles sont confrontées au plus grand risque de dégradation ou de transformation.

Dans les milieux de steppe désertique, qui représentent l'extrémité la plus sèche du spectre de steppe, les précipitations sont apparues comme le facteur de contrôle dominant, la variabilité expliquant environ 83 % des fluctuations de productivité.

Les effets de sécheresse extrême ont été sous-estimés dans les prairies et les arbustes à l'échelle mondiale, ce qui laisse entendre que les évaluations actuelles ne permettent pas de déterminer pleinement la vulnérabilité de ces écosystèmes au stress hydrique.

Transformations dans la composition et la structure de la communauté végétale

Les changements climatiques entraînent des changements rapides et substantiels dans la composition et la structure des communautés végétales steppes, qui ont des répercussions considérables sur le fonctionnement des écosystèmes, la biodiversité et les services que les steppes fournissent aux sociétés humaines.

Changements rapides de la communauté vers les espèces de la bruyère

L'une des conclusions les plus frappantes de la recherche récente est la vitesse à laquelle les communautés de prairies réagissent au changement climatique. Les communautés ont connu des changements importants vers des espèces associées à des emplacements plus chauds et plus secs à des taux de 0,0216 ± 0,00592 °C an−1 et −3,04 ± 0,742 mm an−1, et ces changements se sont produits à un rythme semblable à celui du changement climatique lui-même.

Contrairement aux écosystèmes forestiers, qui montrent souvent des réactions à la baisse des changements climatiques, les communautés de prairies peuvent réagir plus rapidement aux nouveaux climats, car ils sont composés principalement d'espèces à courte durée de vie, qui sont directement exposées aux changements macroclimatiques.Cette capacité de réponse rapide signifie que les écosystèmes de steppe peuvent subir des changements de composition importants en quelques années ou décennies, plutôt que les siècles souvent nécessaires pour les transitions forestières.

Les changements rapides dans les communautés de prairies impliquent non seulement le gain de certaines espèces plus chaudes et plus sèches, mais aussi la perte de certaines espèces plus fraîches et plus humides. Ce changement bidirectionnel peut fondamentalement modifier la structure et le fonctionnement de l'écosystème, ce qui pourrait entraîner une diminution de la biodiversité et des services écosystémiques modifiés.

Évolution de la distribution des gazon C3 et C4

Un aspect particulièrement important du changement de végétation sous l'effet du climat chez les steppes est le déplacement de l'abondance relative des graminées C3 et C4. Ces deux voies photosynthétiques réagissent différemment aux conditions de température et d'humidité, rendant leurs modèles de distribution sensibles aux indicateurs du changement climatique.

L'efficacité photosynthétique des graminées C4 sous des températures élevées est plus grande que celle des graminées C3, de sorte que les graminées C4 sont les plus importantes dans les régions de prairies tropicales et subtropicales, ainsi que dans les portions les plus chaudes des prairies tempérées.

Les recherches portant sur les effets des changements climatiques sur les types fonctionnels C3 et C4 indiquent que la hausse des températures et les changements des régimes de précipitations sont susceptibles d'accroître la capacité climatique des espèces C4 tout en diminuant la capacité des espèces C3. Ce changement peut avoir des effets en cascade dans l'ensemble de l'écosystème, car différents herbivores et autres organismes ont des préférences différentes pour la végétation C3 par rapport à celle du C4.

Des études expérimentales ont confirmé ces prédictions. Le réchauffement à long terme et l'augmentation des précipitations ont amélioré la couverture et la hauteur des plantes C4 dans la communauté végétale, tout en diminuant la couverture et la densité des plantes C3 . Ces changements modifient non seulement l'apparence visuelle des paysages de steppe, mais aussi les processus écosystémiques fondamentaux, y compris le cycle du carbone, l'efficacité de l'utilisation de l'eau et la qualité du fourrage pour les animaux de pâturage.

Réponses aux questions de la richesse et de la diversité des espèces

Les manipulations expérimentales ont révélé que l'augmentation des précipitations a augmenté la richesse des espèces tout en réduisant de façon significative la richesse des espèces, et leurs effets ont été additifs plutôt que interactifs, ce qui laisse supposer que l'effet net sur la diversité dépend de l'équilibre entre le réchauffement et les changements dans les précipitations dans une région donnée.

Dans certains systèmes de steppe, le réchauffement a été démontré pour réduire la diversité en favorisant certaines espèces dominantes au détriment d'autres. Le réchauffement a réduit la stabilité de la communauté végétale, ce qui a potentiellement rendu les écosystèmes plus vulnérables à de nouvelles perturbations et moins résistants aux fluctuations environnementales.

La perte de diversité des espèces dans les steppes a des répercussions au-delà des préoccupations de conservation. Les diverses communautés végétales ont tendance à être plus productives, plus stables au fil du temps et plus résilientes aux perturbations.

Impacts sur la dynamique de la faune et du Web alimentaire Steppe

Les changements climatiques de la végétation steppe affectent inévitablement les communautés animales qui dépendent de ces prairies. Des grands herbivores aux petits invertébrés, la faune steppe fait face à de multiples défis à mesure que ses habitats se transforment sous le changement climatique.

Populations d'herbivores et changements alimentaires

Les grands herbivores, comme les chevaux, les bovins, les moutons et les ongulés sauvages, ont façonné les écosystèmes de steppes par leurs activités de pâturage.Ces animaux dépendent d'espèces végétales et de structures végétales spécifiques pour la nutrition et l'habitat.

Le passage des graminées C3 à C4 dans les steppes réchauffantes a une importance particulière pour les herbivores, car ces types d'herbes diffèrent en termes de qualité nutritionnelle, de digestibilité et de croissance saisonnière.

Les changements de phénologie de la végétation – le moment de la croissance et de la reproduction des plantes – peuvent créer des décalages entre les besoins en herbivores et la disponibilité de nourriture.

Relations entre les prédateurs et les proies et cascades trophiques

Les changements dans les populations et les répartitions des herbivores se produisent par le biais des réseaux alimentaires pour affecter les prédateurs. Les prédateurs des steppe comme les loups, les renards, les rapaces et divers mammifères carnivores dépendent de populations de proies stables.

Les petits animaux, y compris les rongeurs, les oiseaux nicheurs du sol et les invertébrés, sont également confrontés à des défis liés au climat, qui ont souvent des besoins restreints en matière d'habitat et des capacités limitées de dispersion, ce qui les rend particulièrement vulnérables aux changements environnementaux rapides.

La perte de diversité animale peut déclencher des cascades trophiques, des réactions en chaîne par le biais de réseaux alimentaires qui amplifient l'impact initial. Par exemple, si le changement climatique réduit les populations de petits mammifères qui s'attaquent aux insectes, les populations d'insectes peuvent exploser et causer une augmentation de l'herbivore sur les plantes, mettant davantage l'accent sur la végétation déjà stressée par le climat.

Fragmentation de l'habitat et obstacles à la migration

De nombreux steppes ont toujours réagi à la variabilité environnementale par la migration, en se déplaçant pour suivre les conditions favorables dans de vastes étendues de prairies.

Les paysages fragmentés empêchent ces changements d'aire de répartition, ce qui peut entraîner la formation de populations dans des habitats en détérioration. Cette interaction entre le changement climatique et la fragmentation de l'habitat représente une menace particulièrement grave pour la biodiversité des steppes.

Dégradation du sol et intensification de l'érosion

Les sols de steppe représentent de vastes réservoirs de carbone organique et de nutriments accumulés au cours de millénaires. Le changement climatique menace ces ressources du sol par de multiples mécanismes, avec des conséquences potentiellement graves pour le fonctionnement des écosystèmes et le cycle mondial du carbone.

Perte accélérée de matières organiques dans le sol

Les températures chaudes accélèrent la décomposition microbienne de la matière organique du sol, libèrent du carbone stocké dans l'atmosphère. La chaleur augmente la taille des populations microbiennes et stimule la diversité et la complexité des communautés, ce qui entraîne une dégradation plus rapide des composés organiques récalcitrants qui persistent normalement pendant des décennies ou des siècles.

Cette décomposition accélérée crée une boucle de rétroaction positive : le carbone du sol étant libéré sous forme de CO2, il contribue au réchauffement atmosphérique, ce qui entraîne une perte supplémentaire de carbone du sol. Pour briser cette rétroaction, il faut soit refroidir les températures, soit augmenter les apports de carbone dans le sol grâce à une productivité accrue des plantes.

La perte de matière organique du sol dégrade plusieurs propriétés du sol au-delà du stockage du carbone. La matière organique améliore la structure du sol, la capacité de rétention de l'eau, la rétention des nutriments et la résistance à l'érosion.

Risque accru d'érosion

Les résultats indiquent une aggravation potentielle de l'érosion des sols dans les prairies de montagne (+2,3 %), en particulier en Amérique du Sud (+19,4%) et en Afrique (+10,0%), ainsi que des points chauds localisés.

La réduction de la couverture végétale due à la sécheresse ou au stress thermique laisse le sol exposé à l'érosion éolienne et hydrique. Des phénomènes météorologiques extrêmes comme l'intensification des précipitations qui provoquent l'érosion du sol et des sécheresses prolongées aux côtés de températures élevées créent des conditions particulièrement propices à la perte de sol.

L'érosion éolienne est particulièrement préoccupante dans les steppes, où les vents forts sont fréquents et où la végétation peut être éparse.Le changement climatique réduisant le couvert végétal, le vent peut plus facilement soulever et transporter les particules du sol, créant des tempêtes de poussière qui éliminent le sol et le déposent loin de son origine.

L'érosion de l'eau s'intensifie lorsque de fortes précipitations, qui deviennent plus fréquentes dans de nombreuses régions, frappent des sols peu végétalisés ou dégradés. Le sol ne peut absorber assez rapidement l'eau, ce qui entraîne des ruissellements qui emportent le sol et les nutriments.

La dégel du pergélisol dans les steppes du Nord

Dans les régions du nord de la steppe, en particulier sur le plateau tibétain et en Mongolie, le dégel du pergélisol représente un impact supplémentaire sur le changement climatique.

Le pergélisol agit comme une couche imperméable qui maintient l'eau près de la surface où les plantes peuvent y accéder. Au moment où le pergélisol dégele, l'eau s'écoule plus profondément dans le profil du sol, en séchant efficacement les couches de surface même si les précipitations demeurent constantes.

Le dégel du pergélisol libère également des matières organiques préalablement congelées pour se décomposer, créant ainsi une autre source d'émissions de gaz à effet de serre. Le carbone stocké dans les sols steppés touchés par le pergélisol peut être important et son rejet représente une rétroaction positive importante au changement climatique.

Perturbation des services écosystémiques essentiels

Les écosystèmes de Steppe offrent de nombreux services qui profitent tant aux collectivités locales qu'à l'environnement mondial, et les changements climatiques menacent ces services, avec des conséquences potentiellement graves pour le bien-être humain et la qualité de l'environnement.

Règlement sur la séquestration du carbone et le climat

Les prairies de montagne jouent un rôle important dans l'atténuation des changements climatiques, car elles accumulent de grandes quantités de carbone organique dans leurs sols et leur végétation, ce qui contribue à atténuer les changements climatiques.

Les activités de gestion humaine directe sont simulées pour avoir fait passer les prairies d'un puits à une source de gaz à effet de serre, en raison de l'augmentation du nombre d'animaux et de la conversion accélérée des terres naturelles en pâturages.

Les prairies couvrent environ 40 % de la surface terrestre de la Terre, sont des sources et des puits importants de gaz à effet de serre et contribuent à atténuer les changements climatiques par une capacité notable et croissante de piégeage du carbone et de réduction des émissions.

Réglementation de l'eau et protection des bassins versants

La végétation et les sols sains de steppe régulent les débits d'eau, réduisent les pics d'inondation pendant les fortes précipitations et maintiennent les débits pendant les périodes sèches. Les racines des plantes et la matière organique du sol agissent comme des éponges, absorbent l'eau et la libèrent progressivement.

La réduction de la couverture végétale et de la matière organique du sol appauvrie signifie que les précipitations s'écoulent rapidement plutôt que s'infiltrent, ce qui crée un double problème : les inondations se multiplient pendant les tempêtes et la disponibilité de l'eau est réduite pendant les sécheresses.

Dans les régions semi-arides, la disponibilité en eau est le principal déterminant de l'activité de la végétation, la productivité des plantes répondant directement aux contraintes de disponibilité de l'eau plutôt qu'à celles de la température.

Production fourragère et soutien à l'élevage

Des millions de personnes dans le monde dépendent des prairies steppes pour la production animale, qui fournissent des fourrages aux bovins, aux ovins, aux chèvres, aux chevaux et à d'autres animaux domestiques qui fournissent de la viande, du lait, de la laine et d'autres produits.

Comme les steppes deviennent plus sèches et plus chaudes, la productivité des plantes diminue souvent, réduisant la capacité de charge du bétail. Les éleveurs doivent soit réduire le nombre d'animaux, compléter les aliments achetés, ou risquer de surpâturer ce qui accélère la dégradation.

Les changements dans la composition des espèces végétales affectent également la qualité du fourrage. Le passage vers des espèces plus tolérantes à la sécheresse peut favoriser les plantes moins appétissantes ou nutritives pour le bétail.

Conservation de la biodiversité

Les steppes abritent une biodiversité unique adaptée aux conditions des prairies.De nombreuses espèces de steppes n'existent nulle part ailleurs et sont menacées d'extinction si leurs habitats disparaissent.

La Steppe eurasienne a connu une diminution de la biodiversité directement liée au changement climatique. Cette perte de biodiversité représente non seulement une préoccupation éthique mais aussi un problème pratique, car les écosystèmes divers tendent à être plus résilients et mieux à maintenir leur fonctionnement sous le stress.

La protection de la biodiversité des steppes exige le maintien de vastes zones d'habitat convenable reliées. À mesure que les zones climatiques changent, les espèces doivent pouvoir se déplacer pour suivre les conditions appropriées.

Variations régionales des impacts des changements climatiques

Si les changements climatiques touchent les steppes à l'échelle mondiale, les impacts spécifiques varient considérablement d'une région à l'autre en fonction des conditions climatiques locales, des types de sols, de la topographie et de l'histoire de l'utilisation des terres.

Éurase steppe

La steppe eurasienne, qui s'étend de l'Europe orientale à l'Asie centrale jusqu'à la Mongolie et au nord de la Chine, représente le plus grand système de prairies continues au monde.

Dans la région de la Mongolie intérieure, des études expérimentales ont documenté les réactions rapides des écosystèmes au réchauffement et aux changements de précipitations. La steppe du désert, dont la productivité est inférieure, peut réagir fortement aux changements de précipitations, en particulier au réchauffement, soulignant l'effet positif de l'ajout d'eau au réchauffement, ce qui laisse supposer que les parties les plus sèches de la steppe eurasienne sont particulièrement vulnérables aux changements climatiques.

La pollution, les conditions de sécheresse accrues, les feux de forêt plus fréquents et plus intenses, l'érosion des sols, les changements de végétation et le déclin du pergélisol sont autant de changements qui résultent des changements climatiques mondiaux.

Grandes plaines nord-américaines

Les grandes plaines d'Amérique du Nord, y compris les prairies à graminées courtes et les prairies à graminées mixtes, sont confrontées à des impacts du changement climatique quelque peu différents de ceux qui touchent l'Eurasie.

Les prairies restantes sont confrontées aux pressions combinées du changement climatique et à la pression de conversion continue. La nature fragmentée des prairies restantes rend difficile le déplacement des aires de répartition des espèces en réponse aux changements climatiques.

Les recherches menées dans les prairies de Californie ont montré que les communautés de prairies se déplacent vers des espèces associées à des conditions plus chaudes et plus sèches à un rythme qui s'harmonise avec celui des changements climatiques.

Plateau tibétain Steppes alpines

Les steppes à haute altitude du plateau tibétain sont confrontées à des défis uniques en matière de changement climatique. D'ici la fin du 21e siècle, on prévoit que la température moyenne annuelle et les précipitations sur le plateau tibétain auront augmenté respectivement de 2,8 à 4,9 °C et de 15 à 21 %, ce qui représente une partie du réchauffement le plus rapide prévu sur Terre.

La steppe alpine est depuis longtemps considérée comme l'un des écosystèmes les plus vulnérables aux changements climatiques. La combinaison du réchauffement rapide, du dégel du pergélisol et des précipitations altérées crée de multiples facteurs de stress qui mettent en péril la résilience des écosystèmes.

Il est intéressant de noter que le réchauffement et l'augmentation des précipitations ont atténué la diminution de la diversité microbienne et accru les différences dans les structures des communautés microbiennes, en grande partie influencées par la disponibilité de l'eau et du substrat, ce qui laisse supposer que l'augmentation des précipitations pourrait compenser partiellement les effets du réchauffement dans certaines steppes du plateau tibétain, bien que la trajectoire globale demeure préoccupante.

Pampas et steppe de l'Amérique du Sud

Les prairies sud-américaines sont exposées à des risques d'érosion particulièrement graves sous le changement climatique.Les résultats indiquent une aggravation potentielle de l'érosion des sols dans les prairies de montagne, en particulier en Amérique du Sud (+19,4%), ce qui traduit la combinaison de la topographie abrupte dans certaines régions, d'événements pluvieux intenses et d'une utilisation étendue des terres pour la production animale.

La steppe de Patagonie, l'une des plus grandes prairies semi-arides du monde, est confrontée à un stress de plus en plus important et à un risque de désertification. L'érosion éolienne est particulièrement préoccupante dans cette région, où les vents forts et la végétation clairsemée créent des conditions favorables à la perte de sol.

Les régimes d'incendie modifiés et leurs conséquences

Le feu a toujours joué un rôle important dans de nombreux écosystèmes steppes, en maintenant la domination des prairies en empêchant l'empiétement des plantes ligneuses et le recyclage des nutriments.

Fréquence et intensité accrues des incendies

Les températures plus chaudes, la diminution de l'humidité et la durée des saisons sèches créent des conditions plus propices à l'inflammation et à la propagation des feux. De nombreuses régions de steppes connaissent une fréquence et une intensité accrues des feux.

Les incendies intenses peuvent volatiliser l'azote du sol et d'autres nutriments, en réduisant la fertilité du sol. Ils peuvent également endommager la structure du sol et créer des couches hydrophobes qui réduisent l'infiltration d'eau.

Les feux pendant la saison de croissance peuvent tuer des plantes en croissance active et endommager les systèmes racinaires, tandis que les feux de saison dormante causent généralement moins de dommages. Le changement climatique peut changer les saisons de feu de façon à augmenter les dommages à la végétation et aux sols.

Suppression des incendies et encombrement boisé

Paradoxalement, certaines régions de steppes connaissent une fréquence réduite des incendies en raison de la diminution de la charge de carburant due au surpâturage ou à la baisse de la productivité induite par la sécheresse.

Cette empiètement ligneux représente un changement fondamental de l'état de l'écosystème qui peut être difficile ou impossible à inverser. Les schrublands soutiennent différentes communautés végétales et animales que les prairies et fournissent différents services écosystémiques.

Le changement climatique peut faciliter l'empiétement du bois par de multiples mécanismes au-delà de la fréquence réduite du feu. Le CO2 atmosphérique élevé tend à favoriser les plantes ligneuses sur les graminées.

Interactions entre les changements climatiques et les autres facteurs de stress

Le changement climatique n'agit pas isolément, mais interagit avec d'autres facteurs de stress causés par l'homme pour affecter les écosystèmes steppes.

Surpâturage et dégradation des terres

Près de 50 % de la région des prairies mondiales a été soumise à une certaine dégradation, certaines prairies naturelles ayant disparu en raison de la conversion des terres et d'autres modes de gestion inadéquats.

Lorsque le changement climatique réduit la productivité fourragère, le maintien du même nombre d'animaux entraîne une augmentation de la pression sur le pâturage de la végétation restante, ce qui peut déclencher une spirale descendante : une couverture végétale réduite entraîne une augmentation de l'érosion du sol et une diminution de l'infiltration d'eau, ce qui diminue encore la productivité, nécessite une réduction encore plus importante des taux d'ensemencement ou risque une dégradation complète.

Dans certaines régions, les changements climatiques réduisent directement la productivité par sécheresse ou stress thermique, tandis que dans d'autres, ils agissent indirectement en rendant les écosystèmes plus vulnérables aux impacts du pâturage ou à d'autres perturbations.

Conversion agricole et fragmentation de l'habitat

La conversion de la steppe indigène en terres cultivées a éliminé de vastes zones de prairies à l'échelle mondiale. Les fragments de steppe restants sont exposés à une vulnérabilité accrue aux changements climatiques, car les populations fragmentées ont réduit la diversité génétique et la capacité de changer de gamme en réponse à l'évolution des conditions.

Les changements climatiques peuvent accroître la pression pour la conversion agricole dans certaines régions, les agriculteurs cherchant de nouvelles zones propices à la production agricole. Inversement, les changements climatiques peuvent rendre certaines terres cultivées moins productives, ce qui crée des possibilités de restauration des prairies si des politiques et des incitations appropriées existent.

L'interaction entre fragmentation et changement climatique pose des défis particuliers à la conservation.Les aires protégées établies dans les conditions climatiques actuelles peuvent devenir climatiquement inaptes pour les espèces qu'elles ont été conçues pour protéger.

Espèce envahissante

Les changements climatiques peuvent faciliter les invasions par des espèces non indigènes qui trouvent des conditions nouvellement appropriées dans les steppes. Les plantes envahissantes ont souvent des traits qui leur permettent d'exploiter des conditions perturbées ou stressées, leur donnant des avantages dans des environnements modifiés par le climat.

Certaines espèces envahissantes modifient les régimes d'incendie, le cycle des nutriments ou d'autres processus écosystémiques de façon à favoriser davantage leur domination et à désavantager les espèces indigènes. Une fois établies, les espèces envahissantes peuvent être extrêmement difficiles et coûteuses à contrôler, ce qui représente un héritage persistant des impacts du changement climatique.

La combinaison du changement climatique, du changement d'affectation des terres et des espèces envahissantes peut déclencher des changements de l'état des écosystèmes qui persistent même si les conditions climatiques se stabilisent par la suite.

Stratégies d'adaptation et réponses de la direction

Si les changements climatiques posent de graves problèmes aux écosystèmes steppes, diverses stratégies d'adaptation peuvent aider à maintenir le fonctionnement et les services des écosystèmes.

Gestion adaptative du pâturage

L'adaptation de la gestion du bétail aux changements climatiques constitue une stratégie d'adaptation critique, notamment la réduction des taux d'ensemencement pendant les sécheresses, la mise en place de pâturages par rotation pour permettre la régénération de la végétation et l'adaptation des types d'animaux aux conditions de fourrage changeantes.

La recherche a montré que les pratiques optimales de gestion des prairies doivent répondre simultanément aux exigences de réduction des émissions de gaz à effet de serre, de maintien de la biodiversité biologique et d'assurance de la productivité.

Les connaissances pastorales traditionnelles comprennent souvent des stratégies pour faire face à la variabilité climatique qui restent pertinentes dans le contexte du changement climatique.

Restauration et réhabilitation

Restoring degraded steppes can rebuild ecosystem resilience and carbon storage capacity. Strategies to enhance mountain grassland management, specifically focusing on nature-based solutions aimed at preserving their invaluable cultural ecosystem services in the face of climate change, apply to lowland steppes as well.

Les efforts de restauration doivent tenir compte des changements climatiques en choisissant des espèces végétales et des méthodes de gestion adaptées aux conditions futures plutôt qu'antérieures. Cette « restauration intelligente du climat » pourrait consister à utiliser des sources de semences provenant de zones plus chaudes ou plus sèches, à favoriser les espèces tolérant la sécheresse ou à créer diverses plantations qui assurent une résilience dans toute une gamme de conditions futures potentielles.

La remise en état des sols représente un élément particulièrement important de la réhabilitation des steppes. La remise en état des sols améliore la capacité de rétention d'eau, la disponibilité des nutriments et le stockage du carbone.

Réseaux d'aires protégées et connectivité

L'élargissement et la connexion des aires protégées permettent aux espèces de changer de gamme en réponse au changement climatique. La priorité devrait être donnée à la protection des zones de refuge climatique, susceptibles de rester adaptées aux espèces de steppes, même si les régions environnantes changent, et aux corridors reliant ces refuges.

La modélisation de l'enveloppe climatique peut identifier les zones susceptibles de fournir des conditions appropriées pour les espèces clés dans divers scénarios climatiques, en guidant les investissements stratégiques de conservation.

Une protection efficace exige non seulement la désignation des aires protégées, mais aussi leur gestion appropriée, notamment la lutte contre les espèces envahissantes, le maintien de régimes d'incendie appropriés, la gestion du pâturage et la surveillance des réactions des écosystèmes aux changements climatiques.

Atténuation des changements climatiques par la gestion des prairies

Si l'adaptation aide les écosystèmes à faire face aux inévitables changements climatiques, l'atténuation, qui réduit les émissions de gaz à effet de serre, demeure essentielle pour limiter les impacts futurs.

L'amélioration de la gestion des pâturages, la restauration des zones dégradées et la protection des prairies indigènes restantes peuvent tous accroître le stockage du carbone.

La prévention de la dégradation et de la conversion des steppes évite les émissions résultant de la perte de carbone dans le sol et maintient les stocks de carbone existants.

Suivi et recherche

Pour être efficaces, il faut comprendre comment les écosystèmes réagissent aux changements climatiques et si les interventions de gestion fonctionnent.

Il est essentiel de s'attaquer à ces problèmes par la recherche, l'étude scientifique et la gestion des terres pour formuler des stratégies de gestion adaptative des écosystèmes steppes à l'échelle mondiale, notamment en comprenant les seuils et les points de basculement, en identifiant les refuges climatiques, en développant des techniques de restauration adaptées au climat et en évaluant l'efficacité des différentes approches de gestion.

La science citoyenne et la surveillance participative peuvent élargir la portée géographique et l'étendue temporelle de la surveillance tout en faisant participer les communautés locales aux efforts de conservation.

Perspectives et besoins de recherche futurs

L'avenir des écosystèmes steppes sous l'effet des changements climatiques demeure incertain, en fonction de l'ampleur du réchauffement futur et de l'efficacité des efforts d'adaptation et d'atténuation.

Changements et incertitudes prévus

Les modèles climatiques prévoient généralement un réchauffement continu et une variabilité accrue des précipitations dans la plupart des régions de la steppe. L'ampleur des changements varie considérablement selon les scénarios selon les émissions futures de gaz à effet de serre.

Les projections de précipitations montrent une incertitude plus grande que les projections de température, les différents modèles ne s'accordant parfois pas sur le fait de savoir si certaines régions seront plus humides ou plus sèches, ce qui complique la planification de l'adaptation, car la disponibilité de l'eau est souvent le principal facteur limitant pour les écosystèmes steppes.

Les événements extrêmes – sécheresses, vagues de chaleur, tempêtes intenses – peuvent augmenter encore plus la fréquence et la gravité que les changements dans les conditions moyennes. Ces extrêmes peuvent déclencher des changements brusques de l'écosystème et dépasser la capacité d'adaptation des espèces et des écosystèmes.

Lacunes critiques dans la recherche

Malgré l'attention croissante portée aux recherches, d'importantes lacunes subsistent en ce qui concerne les impacts des changements climatiques sur les steppes.La compréhension des seuils et des points de basculement des écosystèmes – les conditions dans lesquelles les écosystèmes subissent des changements rapides et potentiellement irréversibles – représente un besoin crucial.

La plupart des recherches portent sur les changements climatiques en isolation ou en combinaison avec un autre facteur, mais les écosystèmes réels subissent simultanément des pressions liées aux changements climatiques, aux changements d'utilisation des terres, aux espèces envahissantes, à la pollution et à d'autres facteurs de stress.

Les processus souterrains – dynamique des racines, communautés microbiennes du sol, cycle des nutriments – reçoivent moins d'attention à la recherche que la végétation aérienne, mais jouent un rôle crucial dans le fonctionnement des écosystèmes et les rétroactions climatiques.

L'élargissement de la couverture géographique et de la durée de ces programmes, tout en assurant l'accessibilité et l'intégration des données, constitue une priorité de recherche importante.

La voie à suivre

La protection des écosystèmes steppes dans le cadre des changements climatiques exige une action coordonnée à plusieurs échelles et secteurs. La coopération internationale peut faciliter le partage des connaissances, coordonner les efforts de surveillance et relever les défis de conservation transfrontières.

Les collectivités locales et les gestionnaires fonciers doivent être habilités à mettre en oeuvre une gestion adaptative en leur fournissant les connaissances, les ressources et les pouvoirs nécessaires.

En fin de compte, la limitation des changements climatiques par des réductions rapides des émissions demeure l'action la plus importante pour protéger les steppes et tous les écosystèmes.L'adaptation peut aider les écosystèmes à faire face à un certain degré de changement climatique, mais il existe des limites à l'adaptation.

Principaux défis et menaces pour les écosystèmes de la steppe

Les impacts cumulatifs du changement climatique sur les environnements steppes créent un réseau complexe de défis interconnectés. Comprendre ces menaces dans leur intégralité aide à prioriser les mesures de conservation et de gestion.

  • Érosion accrue du sol : L'érosion éolienne et hydrique s'intensifie à mesure que la végétation s'aggrave et que les phénomènes météorologiques extrêmes deviennent plus fréquents, ce qui élimine les sols fertiles et la capacité de production dégradante.
  • Perte d'espèces végétales indigènes: Le changement climatique favorise certaines espèces par rapport à d'autres, ce qui pourrait entraîner l'extinction locale d'espèces incapables de s'adapter ou de migrer assez rapidement pour suivre les conditions appropriées.
  • Les herbivores, les prédateurs et d'autres espèces de faune sont confrontés à la perte d'habitat, à la pénurie de nourriture et à des perturbations des relations écologiques à mesure que les communautés végétales se transforment.
  • Les changements dans la fréquence, l'intensité et la saisonnalité des feux peuvent déplacer les écosystèmes vers différents états, favorisant parfois l'empiètement ligneux ou les espèces envahissantes.
  • Séquestration réduite du carbone:[ Les steppes dégradées perdent leur capacité de stocker du carbone, pouvant passer des puits de carbone aux sources de carbone et créer des réactions positives au changement climatique.
  • Régulation de l'eau réduite:[ La perte de végétation et de matière organique du sol réduit la capacité des steppes à absorber et à libérer lentement l'eau, ce qui accroît les risques d'inondation et de sécheresse.
  • Productivité accrue du fourrage :[ Le stress climatique réduit la quantité et la qualité du fourrage disponible pour le bétail, menaçant les moyens de subsistance pastoraux et la sécurité alimentaire.
  • Dégradation du pergélisol: Dans les régions du nord, le dégel du pergélisol perturbe l'hydrologie, libère le carbone stocké et déstabilise les sols.
  • Les changements d'états d'écosystème:[ Les contraintes cumulatives peuvent déclencher des transitions de prairies à des terres arbustives, à des terres nues ou à d'autres états qui peuvent être difficiles ou impossibles à inverser.
  • Réduction de la résilience:[ Les changements climatiques et autres facteurs de stress érodent la capacité des écosystèmes de steppe à se remettre des perturbations, les rendant de plus en plus vulnérables à l'effondrement.

Conclusion : Mesures urgentes à prendre pour la conservation de la steppe

Les changements climatiques représentent une menace existentielle pour les écosystèmes steppes du monde entier, qui ont persisté pendant des millénaires et qui soutiennent une biodiversité unique tout en fournissant des services écosystémiques essentiels, qui sont confrontés à des défis sans précédent liés à la hausse des températures, à la modification des précipitations et à l'augmentation de la variabilité climatique.

Les impacts sont déjà évidents : les communautés végétales en mutation, la diminution de la biodiversité, l'accélération de la dégradation des sols et la perturbation des services écosystémiques. Environ 55,0% des prairies avaient été dégradées entre 2000 et 2019 dans certaines régions, ce qui démontre l'ampleur et l'urgence du défi.

L'avenir des steppes n'est pas encore prédéterminé.Des stratégies d'adaptation efficaces – notamment une meilleure gestion du pâturage, la restauration des zones dégradées, la protection des prairies intactes et le maintien de la connectivité du paysage – peuvent aider ces écosystèmes à se maintenir dans des conditions changeantes.

Il est essentiel de limiter l'ampleur des changements climatiques par des réductions rapides des émissions de gaz à effet de serre. Si les steppes montrent une certaine capacité d'adaptation aux changements climatiques modérés, il existe des limites au-delà desquelles l'adaptation devient impossible.

Ces prairies stockent de grandes quantités de carbone, régulent les flux d'eau, soutiennent des millions de moyens de subsistance et abritent une biodiversité unique. Leur sort sous le changement climatique aura une incidence significative sur le cycle du carbone mondial, les modèles climatiques régionaux, la sécurité alimentaire et les résultats de conservation.

Pour en savoir plus sur les écosystèmes des prairies et les changements climatiques, visitez le Ressources des prairies de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture.Pour en savoir plus sur les stratégies de conservation, explorez le Les travaux de conservation des prairies de l'Union internationale pour la conservation de la nature.