Des chercheurs cartographient les parties de l'Amazonie les plus vulnérables au changement climatique

À la fin des années 2000, Scott Saleska a remarqué qu’il se passait quelque chose d’étrange dans la forêt amazonienne. En 2005, une sécheresse massive a frappé la région. Deux ans plus tard, Saleska, professeur au Département d'écologie et de biologie évolutive de l'Université d'Arizona, a publié une recherche surprenante utilisant des images satellite pour découvrir que la sécheresse avait entraîné davantage de croissance verte dans de vastes étendues d'Amazonie. D’un autre côté, les chercheurs sur le terrain ont vu des plantes brunir et certaines mourir en réponse à la sécheresse.

Nouvelle recherche publiée dans la revue Nature révèle ce qui a causé l’inadéquation scientifique. Shuli Chen, doctorante en écologie et biologie évolutive qui travaille avec Saleska, est l'auteur principal.

Chen et Saleska ont fait équipe avec Antonio Nobre, un spécialiste des sciences de la Terre à l'Institut national de recherche spatiale du Brésil, qui utilisait des satellites pour détecter l'interaction de la topographie du paysage et des nappes phréatiques avec les forêts.

Le trio et leurs co-auteurs du Brésil, des États-Unis et du Royaume-Uni ont utilisé 20 ans de données – de 2000 à 2020, qui comprennent des données sur la sécheresse de 2005, 2010 et une sécheresse plus répandue en 2015 et 2016 – pour déterminer comment la sécheresse a un impact sur la forêt la plus riche en biodiversité de la planète, qui s'étend sur une superficie deux fois plus grande que l'Inde et constitue l'un des plus grands puits de carbone au monde.

Ils ont constaté que différentes régions de la forêt amazonienne réagissent différemment à la sécheresse en raison des différences dans les environnements forestiers locaux et des différences dans les propriétés des arbres eux-mêmes. Ce travail va au-delà des facteurs climatiques à grande échelle et s'intéresse à la manière dont les environnements locaux déterminent la réponse à la sécheresse, a déclaré Chen. L'équipe a créé des cartes pour illustrer leurs découvertes.

Dans la partie sud de la forêt amazonienne, principalement sur les formations rocheuses que les géologues appellent le Bouclier brésilien – avec un sol relativement fertile et des forêts aux arbres plus courts – la réponse à la sécheresse a été contrôlée par l’accès aux eaux souterraines. Les arbres ayant accès à des nappes phréatiques peu profondes « ont verdi » pendant la sécheresse, ont découvert les chercheurs, tandis que les arbres situés au-dessus de nappes phréatiques plus profondes ont connu davantage de brunissement du feuillage et de mort des arbres. En revanche, le nord de l’Amazonie, dominé par ce que les géologues appellent le plateau des Guyanes – abritant de grands arbres aux racines profondes et un sol moins fertile – était plus résistant à la sécheresse, quelle que soit la profondeur de la nappe phréatique.

Selon les chercheurs, cette nouvelle compréhension des différences régionales fournit un cadre pour les décisions de conservation et de meilleures prévisions des réponses des forêts aux futurs changements climatiques. Il prévient également que les forêts les plus productives de l'Amazonie sont également les plus menacées.

“C'est comme si nous avions mis au point une image floue”, a déclaré Chen. “Lorsque nous parlons de l'Amazonie en danger, nous en parlons comme s'il s'agissait d'une seule et même chose. Cette recherche montre que l'Amazonie est une riche mosaïque dans laquelle certaines parties sont plus vulnérables au changement que d'autres, et cela explique pourquoi. C’est la clé pour comprendre le système et, à terme, le protéger. »

Construire la mosaïque

L’équipe de recherche a utilisé des données satellitaires de télédétection – qui ont relayé la santé du couvert forestier en mesurant la verdure et l’activité photosynthétique – pour suivre comment les variations de facteurs non climatiques, notamment la profondeur de la nappe phréatique, la fertilité du sol et la hauteur globale de la forêt, affectent la résilience des forêts face à la sécheresse.

Pour les arbres ayant accès à des nappes phréatiques peu profondes dans les sols fertiles du sud de l’Amazonie, les sécheresses entraînent une croissance plus importante et une canopée plus saine pour plusieurs raisons.

Premièrement, dans des conditions typiques, leurs racines sont immergées dans l’eau, ce qui limite l’accès à l’oxygène. Pendant la sécheresse, l'eau recule un peu, mais ne disparaît pas, exposant davantage les racines et permettant une augmentation de l'absorption d'oxygène. Dans le même temps, les arbres bénéficient d’un boost photosynthétique grâce à la lumière solaire supplémentaire.

En revanche, les arbres de la même région qui poussent sur des nappes phréatiques plus profondes dépendent désormais de l’eau de pluie. Ils sont plus vulnérables à la sécheresse.

Les arbres à croissance lente du nord de l'Amazonie, avec leur haute canopée, leurs racines profondes et leur sol relativement infertile, se sont adaptés aux conditions difficiles, a expliqué Chen, ce qui les rend résistants à la sécheresse.

Le bouclier guyanais, au nord de l’Amazonie, contient des sols moins fertiles et des nappes phréatiques plus profondes que le bouclier brésilien, au sud. Ces conditions ont conduit à la croissance lente de grands arbres dotés de systèmes racinaires plus profonds capables d'accéder à l'eau, ce qui les rend plus résistants à la sécheresse, a expliqué Chen.

“Nos résultats ne sont pas seulement importants pour l'Amazonie, ils sont importants pour le monde entier, car la forêt tropicale possède un stock important de carbone. Si ce carbone est perdu, parce que les arbres brûlent ou sont déboisés, cela s'ajoute au dioxyde de carbone dans l'atmosphère. , ce qui aggrave encore le réchauffement climatique”, a déclaré Saleska.

Au-delà de l'Amazonie

La forêt amazonienne joue également un rôle d’une importance vitale dans le cycle hydrologique de la Terre.

Alors que le fleuve Amazone est le plus grand de la planète – déversant plus d'eau dans l'océan que les sept plus grands fleuves suivants réunis – un « fleuve atmosphérique » de vapeur d'eau coule dans la direction opposée dans l'air au-dessus des forêts tropicales amazoniennes, transportant jusqu'à deux fois plus d'eau. l'eau que son jumeau terrestre.

L'eau s'évapore de la surface de l'océan Atlantique et le vent la transporte sur la forêt tropicale amazonienne orientale. Lorsque cette eau tombe sous forme de pluie, elle est absorbée par les arbres, qui la font ensuite remonter le long de leurs tiges, troncs et vignes avant de la rejeter dans l'air sous forme de vapeur d'eau, comme des geysers au ralenti.

Cela se produit à grande échelle, avec une centaine de milliards d’arbres amazoniens alimentant le fleuve atmosphérique qui transporte l’eau d’est en ouest à travers la forêt tropicale. Les arbres de l'ouest de l'Amazonie reçoivent environ 50 % de leur eau des arbres situés face au vent, a déclaré Saleska.

“Si vous imaginez couper ou perdre ces arbres, parce qu'ils sont vulnérables, et que vous subissez davantage de sécheresses, cela n'affecte pas seulement ces arbres, cela affecte également les arbres en aval de la rivière atmosphérique”, a déclaré le co-étude. -auteur Nobre. “En gros, vous menacez l'intégrité de l'ensemble du système.”

Cette capacité de recyclage de l’eau fournit également de l’eau à l’agriculture dans d’autres régions d’Amérique du Sud, au-delà de l’Amazonie, a-t-il déclaré.

Saleska, qui siège également au comité directeur scientifique du Science Panel for the Amazon, une initiative internationale de scientifiques dédiés à l'Amazonie, a déclaré que les nouvelles recherches seront d'une valeur inestimable pour ce travail.

“Si nous nous soucions de préserver la biodiversité, de conserver des écosystèmes précieux, de conserver des forêts précieuses, connaître ce type d'informations est vraiment d'une grande aide”, a déclaré Saleska.