Comment la Terre change à travers différents écosystèmes

Le changement climatique est un phénomène complexe avec une variété d’effets à la fois brusques et graduels que les scientifiques s’efforcent de découvrir. Les découvertes émergentes sur la façon dont divers écosystèmes réagissent au changement climatique, issues de recherches à long terme menées dans le cadre du programme de recherche écologique à long terme (LTER) de la National Science Foundation, vieux de 40 ans, ont maintenant été publiées dans une série d’articles dans le journal Bioscience.

Le LTER Santa Barbara Coastal (SBC) et le LTER Moorea Coral Reef (MCR) de l’UC Santa Barbara font partie des 28 sites à travers le monde où la recherche à long terme donne des informations importantes.

« Distinguer les effets du changement climatique résultant d’une augmentation de la fréquence des événements brusques et des changements directionnels graduels nécessite une perspective à long terme », a déclaré Dan Reed, chercheur en biologie au Marine Science Institute de l’UC Santa Barbara et l’un des fondateurs du SBC LTER. . « La recherche sur les sites LTER est bien placée pour étudier ces deux types de phénomènes de changement climatique, car elle combine des données d’observation à long terme pour documenter les schémas de changement spatial et temporel avec des expériences, et un échantillonnage ciblé pour identifier les mécanismes biologiques et physiochimiques produisant les phénomènes observés. changements. »

Parmi les informations collectées sur les sites LTER figurent des données sur les changements de température de l’air et de l’eau, les précipitations, le niveau de la mer, les nouvelles perturbations, la production primaire altérée, l’amélioration du cycle de la matière organique et inorganique et les changements dans les populations et les communautés.

Le changement climatique produit des suites d’impacts différents et souvent uniques à divers endroits. Les résultats présentés dans la série BioScience LTER explorent à quoi ressemble le changement climatique dans quatre principaux écosystèmes: forêt et eaux douces, terres arides, côtières et océaniques.

« De nombreux écosystèmes côtiers sont définis par des espèces fondatrices structurantes, qui jouent un rôle disproportionnellement important dans la détermination des attributs écologiques du système et de leurs avantages socio-économiques », a déclaré Reed.

Au SBC LTER, le varech géant joue un rôle démesuré dans les eaux juste au large de Santa Barbara, créant des forêts sous-marines qui comptent parmi les écosystèmes les plus productifs au monde. Le changement climatique affecte cette productivité, sous la forme d’une hausse des températures de la mer et de tempêtes qui peuvent affecter la capacité des algues éphémères à s’établir et à attirer des communautés de poissons et d’autres créatures marines qui habitent ces forêts.

Pendant ce temps, le MCR LTER, situé en Polynésie française, représente l’un des écosystèmes les plus riches en biodiversité du monde, grâce à ses espèces fondatrices, les coraux constructeurs de récifs. Le changement climatique ici affecte principalement la température de l’eau, ce qui entraîne de plus en plus le « blanchiment » des coraux, qui meurent de faim lorsque le stress thermique leur fait perdre leurs algues symbiotiques. Des tempêtes plus puissantes détruisent également l’habitat de nombreux organismes.

« Alors que les fortes tempêtes ont été une perturbation majeure des coraux tout au long de leur histoire géologique, les épisodes de blanchissement massif des coraux dus aux vagues de chaleur marines sont un phénomène récent dont la gravité et la fréquence augmentent à mesure que le changement climatique réchauffe l’océan », a déclaré Russ Schmitt, professeur. d’écologie au Département d’écologie, d’évolution et de biologie marine de l’UCSB et chercheur principal du site MCR LTER au Marine Science Institute de l’UCSB.

« Notre article examine les résultats de la recherche LTER dans les forêts de varech, les récifs coralliens, les marais de marée, les herbiers marins, les forêts de mangroves et les îles-barrières qui démontrent comment le changement climatique modifie l’abondance et la performance des espèces de fondation côtières pour affecter les attributs écologiques et les services de l’ensemble de la côte. écosystèmes », a déclaré Reed. « Nous discutons de la manière dont l’approche de recherche intégrée partagée par les sites LTER a été particulièrement efficace pour quantifier la capacité des écosystèmes côtiers à résister et à se remettre de différentes formes de changement climatique et leur capacité à s’adapter au changement climatique à long terme. « 

D’autres articles de la série se concentrent sur écologie des terres aridesoù le réchauffement, combiné à des cycles de sécheresse sur plusieurs décennies, a accru les inondations et les incendies de forêt, altéré la disponibilité des ressources et la structure de la communauté végétale, tandis que les sécheresses graves, les incendies de forêt et les épisodes de poussière ont exacerbé la pollution de l’air.

Dans forêts et zones d’eau douce, les résultats discutent des effets sur la composition des espèces et la fonction de l’écosystème. Cela se produit par le biais d’interactions complexes, d’effets en cascade et de rétroactions sur le système climatique résultant de l’altération du débit et des changements dans les processus écosystémiques tels que la production primaire, le stockage du carbone, le cycle de l’eau et des nutriments et la dynamique communautaire.

Dans l’océanle changement climatique provoque des changements physiques relativement importants dans les écosystèmes pélagiques, tels que l’augmentation des températures de la mer, la modification de la stratification des couches de surface et la diminution de la banquise, ce qui produit des réponses écologiques variées.