Une caractéristique de la science environnementale est de comprendre comment les écosystèmes réagissent au changement global. Une grande partie de cette recherche se concentre sur les réponses à court terme des écosystèmes, telles que la façon dont un écosystème réagit à une sécheresse soudaine. Mais les conditions précédentes peuvent modifier cette réponse. De la même manière qu’une expérience d’enfance formatrice peut modifier la façon dont un adulte réagit au stress, les effets hérités peuvent modifier la direction ou l’ampleur des réponses de l’écosystème aux perturbations.
Une étude menée sur le site de recherche écologique à long terme de Konza Prairie soutenu par la National Science Foundation des États-Unis a modifié une expérience d’irrigation de 25 ans pour montrer que les schémas d’irrigation historiques déterminaient la sensibilité du cycle du carbone à la sécheresse. Les résultats suggèrent que les héritages à long terme jouent un rôle important dans la façon dont un écosystème réagit au stress à court terme. Les conclusions ont été publiées dans Biologie du changement global.
« Le sol est un écosystème vivant qui n’oublie pas de sitôt les conditions d’il y a des années », déclare Doug Levey, directeur de programme à la Division de la biologie environnementale de la NSF. « Les sécheresses et les incendies d’aujourd’hui peuvent gravement modifier la trajectoire des prairies et des forêts de demain. »
Les chercheurs de Konza Prairie LTER ont commencé à irriguer une longue bande de prairie dans les années 1990. Au départ, ils voulaient étudier comment le fait d’éviter la sécheresse pouvait modifier l’écosystème, de la composition de la communauté végétale à la disponibilité des éléments nutritifs du sol.
Après 25 ans d’irrigation constante, les chercheurs avaient ce dont ils avaient besoin de l’expérience initiale. Ils ont changé de cap et inversé les traitements pour plusieurs parcelles expérimentales. Des sites historiquement irrigués ont été soudainement plongés dans une sécheresse simulée. Les scientifiques ont également induit la sécheresse sur plusieurs sites de contrôle, qui avaient des précipitations naturelles pour l’expérience initiale de 25 ans.
La transition a permis aux chercheurs de rechercher les effets hérités : les effets persistants des conditions environnementales à long terme, dans ce cas l’abondance d’eau, qui affectent le fonctionnement d’un écosystème face à de nouvelles contraintes environnementales.
Au cours des trois années suivantes, les chercheurs ont mesuré les variables qui, selon eux, pourraient révéler des effets hérités. Beaucoup d’entre eux tournaient autour du carbone. « La prairie à herbes hautes a tendance à osciller entre une source et un puits de carbone en fonction du climat », explique Caitlin Broderick, auteur principal de l’étude. En conséquence, les scientifiques ont découvert que les héritages laissés dans la prairie pourraient avoir beaucoup à nous dire sur le changement climatique.
Caitlin M. Broderick et al, Les héritages climatiques déterminent les réponses des prairies aux futurs régimes de précipitations, Biologie du changement global (2022). DOI : 10.1111/gcb.16084