Les rétroactions écologiques sur les changements climatiques
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Fondation pour le Recherche sur la Biodiversité OREE Entreprises, Territoires et Environnement Paris, 15 décembre 2014 Ca se complique ! Les rétroactions écologiques sur les changements climatiques Luc Abbadie Professeur d’Ecologie Université Pierre & Marie Curie, Sorbonne Universités IEES, Institut d’Ecologie et des Sciences de l’Environnement, Paris [email protected] http://ieesparis.ufr918.upmc.fr ! ! Le système climat-écosystème CLIMAT + + - - ECOSYSTEME Le climat change, la biodiversité aussi... • Une course de vitesse entre climat et organismes • +1°C = 160 km Climat et diversité végétale en Europe Statut des espèces en 2080 (classification IUCN) Pas de migration Migration libre Extinction Risque critique Risque élevé Vulnérable Pas de risque Scénarios socio-économiques de l’IPCC Scénarios socio-économiques de l’IPCC Fig. 1. Proportion of species classified according to the IUCN Red List assessment under two extremes assumptions about species migration. EX, extinct; CR, critically endangered; EN, endangered; VU, vulnerable; LR, lower risk. Thuillier W. et al. 2005. PNAS 102: 8245-8250 increase of land transformation by humans could easily cause the extinction of that species (32). bioclimatic variables, growing-degree days (representing accumulated warmth) and a moisture availability index, was used to Le climat change, la biodiversité aussi... • Une course de vitesse entre climat et organismes • +1°C = 160 km • Des saisons changées • Adaptations physiologiques et comportementales • Des assemblages d’espèces modifiés (appauvris ?) • Communautés dérégulées • Des pressions de sélection « nouvelles » • Diversités génétique et spécifique diminuées. • Diversité génétique renouvelée Les surprises du vivant… REVIEWS REVIEWS Green surprise? could affect earth's How terrestrial ecosystems climate Jonathan A Foley1, Marcos Heil Costaz, Christine Delire1, Navin Ramankutty1, and Peter Snyder1 I While the earth's climate can affect the structure and functioning of terrestrial ecosystems, the process also works in reverse. As a result, changes in terrestrial ecosystems may influence climate through both biophysical and biogeochemical processes. This two-way link between the physical climate system and the biosphere is under increasing scrutiny. We review recent developments in the analysis of this interaction, focusing in particular on how alterations in the structure and functioning of terrestrial ecosystems, through either human land-use practices or global climate change, may affect the future of the earth's climate. Front Ecol Environ 2003; 1(1): 38-44 Climatic conditions, including rainfall, seasonal water balance, the length of growing seasons, and winter temperatures, can strongly influence plant and animal species (Prentice et al. 1992; Woodward et al. 1995). Changes in climate may therefore have a profound impact on terrestrial ecosystems worldwide. Many studies have shown how climatic variations in the recent geologic past have caused major shifts in the composition and distribution of terrestrial ecosystems (eg COHMAP 1988). The behavior (eg Foley et al. 1998, 2000; Cox et al. 2000; Delire et al. in press). These models are useful for examining how variations in the structureand functioning of terrestrial ecosystems can affect the evolution of the climate system, either through human land-use practices or the impacts of global climate change. i Biophysical impacts of changing land use and cover Le système climat-écosystème CLIMAT + + - - ECOSYSTEME Le système climat-écosystème Saison de croissance Radiation solaire Température Pluie, vent Extrêmes CLIMAT + + - Evapotranspiration Albedo Rugosité de surface - ECOSYSTEME Le système climat-écosystème +/- CLIMAT + + - - ECOSYSTEME ATMOSPHERE +/- EAU +/- +/- Le système climat-écosystème Saison de croissance Radiation solaire Température Pluie, vent Extrêmes CLIMAT +/- CO2 N2O, CH4 Vapeur d’eau + + - Evapotranspiration Albedo Rugosité de surface - ECOSYSTEME ATMOSPHERE +/- EAU +/- +/- CO2 N2O, CH4 Flux d’eau Acidité Climat et forêt Forests in Flux A B Tropical forests C Temperate forests Boreal forests Disturbance, fires and aerosols Clouds and precipitation, fires, aerosols and reactive chemistry Moderate evaporative cooling (−) Moderate albedo decrease (+) Strong carbon storage (−) Strong carbon storage (−) Strong evaporative cooling (−) Weak evaporative cooling (−) Moderate carbon storage (−) Moderate albedo decrease (+) D Biogeography Strong albedo decrease (+) Bonan G.B. 2008. Science 320: 1444-1449 Sens du forçage climatique: Forêt tempérée: très incertain. Forêt boréale: assez incertain (albedo > C séquestration). Forêt tropicale: négatif (forte C séquestration, Natural vegetation Tropical forest Temperate forest Boreal forest Savanna Grassland/Shrubland Tundra Semi-desert/Desert/Ice 0-10% refroidissement par évaporation). Croplands 10-20% 20-30% 30-40% 40-50% 50-60% 60-70% 70-80% 80-90% 90-100% Le système climat-écosystème Saison de croissance Evapotranspiration Ø Traits morphologiques, Radiation solaire Albedo physiologiques et Température Rugosité de surface comportementaux des espèces Pluie, vent (court terme). Extrêmes CLIMAT ECOSYSTEME Ø Biodiversité: diversité des espèces, diversité génétique des espèces, abondance des populations (court et moyen Ø Dispersion, sélection des CO2 termes). espèces (court et long N2termes). O, CH4 ATMOSPHERE CO 2 Ø Interactions biotiques, réseaux Ø Processus épigénétiques Flux d’eau N2trophiques O, CH4 et abiotiques EAU (court et moyens termes). Acidité Vapeur d’eau (moyen et long termes). Ø Mutations (moyen et long termes) . + +/- + +/- - +/- - +/- Climat et réseau trophique Graminées annuelles, peu de racines (1 t/ha) Graminées pérennes, beaucoup de racines (8 t/ha) Climat et réseau trophique Graminées annuelles, peu de racines (1 t/ha) Graminées pérennes, beaucoup de racines (8 t/ha) Climat et réseau trophique Sol pauvre en carbone (C=0,3 %) Emission de NO et N2O Climat et réseau trophique Sol riche en carbone (C=0,5 %) Pas d’émission de NO et N2O Agriculture vs. pastoralisme http://decouvertesolidarite.free.fr http://googolfarmer.info Messages • Les dynamiques des organismes ET de leurs interactions sont modifiées par le changement climatique à toutes les échelles de temps. • La dynamique du climat dépend partiellement de la dynamique des ECOSYSTEMES. • Le vivant présente un POTENTIEL ELEVE ET RAPIDE de modification du climat: c’est un outil efficace et puissant de mitigation et d’adaptation. • Le vivant est DIFFICILE A CONTROLER: • Approche système et à long terme. • Accompagner plutôt qu’intervenir. • Outil d’adaptation plutôt que de mitigation. Conclusion La biodiversité change le changement climatique !
