Des scientifiques du Service de recherche agricole (ARS) de l’USDA et des collaborateurs de l’Institut Hawkesbury pour l’environnement ont testé comment la perturbation du sol influence la réponse des parcours des Grandes Plaines américaines au changement climatique. Les résultats ont montré que les perturbations et l’invasion végétale subséquente sont des facteurs clés à considérer lors de la prévision de l’impact du changement climatique sur ces écosystèmes.
Les parcours, les prairies dont nous dépendons pour la production animale, la diversité biologique et de nombreux autres services écosystémiques, sont altérés par le changement climatique. Alors que les chercheurs ont étudié ces changements, y compris l’influence de l’augmentation du dioxyde de carbone et des températures plus chaudes, l’accent a toujours été mis sur les écosystèmes intacts ou relativement non perturbés.
L’étude publiée aujourd’hui dans Biologie du changement global montre que les effets de l’augmentation du dioxyde de carbone et du réchauffement diffèrent considérablement dans les parcours perturbés par rapport aux parcours naturels intacts.
« Nous savons que la perturbation des parcours cause divers problèmes, notamment l’invasion des plantes et la perte de diversité végétale », a déclaré Dana Blumenthal, écologiste de recherche et auteur principal de l’ARS Rangeland Resources & Systems Research. « Ce que cette nouvelle étude démontre, c’est que l’augmentation du dioxyde de carbone rend plus difficile la récupération de ce type de changement. »
L’étude, menée dans la prairie mixte du sud-est du Wyoming, a utilisé des parcelles circulaires de prairie indigène intacte ou de prairie perturbée. Des graines de plantes indigènes et envahissantes ont été ajoutées aux parcelles de prairie perturbées pour représenter la colonisation de la zone perturbée par de nouvelles espèces. Sur une période de cinq ans, les scientifiques ont mesuré la production végétale, la diversité végétale et les niveaux de carbone du sol après que les parcelles aient été continuellement exposées à des niveaux élevés de dioxyde de carbone et à des températures chaudes.
Le principal résultat a été que l’augmentation du dioxyde de carbone a plus que doublé la production végétale dans la prairie perturbée, principalement en raison de la croissance rapide de la centaurée diffuse ( Centaurea diffusa ), une espèce envahissante désagréable au goût causant des problèmes dans les parcours américains. Cette forte augmentation de la production a ensuite entraîné une baisse de la diversité végétale. En revanche, un dioxyde de carbone élevé n’a augmenté la production végétale que de 18 % dans la prairie intacte, tout en augmentant la diversité végétale. Les scientifiques ont également observé une plus grande perte de carbone dans le sol de la prairie perturbée lorsqu’il est exposé à des températures plus chaudes.
« Nous avons vu que ces perturbations, combinées à l’invasion des plantes, réduisent considérablement la résilience de la prairie mixte au changement climatique. Cela nous indique que la perturbation est un facteur clé qui doit être pris en compte lors de la prévision des effets des conditions climatiques futures dans ces écosystèmes, » dit Blumenthal.
La recherche fait partie d’une série d’études (La nature (2011); Biologie du changement global (2016); Lettres d’écologie (2016)) sur l’influence des conditions climatiques et de l’invasion végétale sur les écosystèmes des parcours indigènes et perturbés.
Dana M. Blumenthal et al, La perturbation et l’invasion du sol amplifient les effets du CO 2 sur la productivité des prairies, réduisant la diversité, Biologie du changement global (2022). DOI : 10.1111/gcb.16383