Impact du changement climatique sur la biodiversité Harold Levrel Plan • Les impacts du réchauffement climatique sur la biodiversité • La biodiversité pour atténuer le réchauffement climatique • La biodiversité pour s’adapter au réchauffement climatique • La biodiversité pour fournir une assurance contre les évènements extrêmes liés au réchauffement climatique Période Quaternaire Groupes subissant une extinction de masse Nombre d’années (en millions) 0,01 Extinction Tertiaire 65 Extinction Pléistocène: grands mammifères et oiseaux Crétacé: dinosaures et beaucoup d’espèces marines Crétacé Jurassique 180 Trias 250 Extinction Extinction Permien Carbonifère 345 Extinction Devonien Silurien Trias: 35% des familles d’animaux, incluant beaucoup de reptiles et de mollusques marins Permien: 50% des familles d’animaux, plus de 95% des espèces marines, beaucoup d’arbres, d’amphibiens, tous les trilobites… Devonien: 30% des familles d’animaux, incluant les agnathes, les poissons placodermes et beaucoup de trilobites Ordovicien 500 Extinction Cambrien La largeur représente le nombre relatif de groupes vivants Ordovicien: 50% des familles d’animaux, incluant beaucoup de trilobites Source: Barbault, 2000, p.43 Biodiversity Intactness Index BII = average abundance of species, relative to an unimpacted baseline… across many taxonomic groups… averaged across all land uses… excluding novel species Newbold et al., in revision, Science L’empreinte carbonne de l’empreinte écologique Les types d’impacts du changement climatiques sur la biodiversité • Changement phénologique des espèces (date de reproduction, de végétation…) • Changement de l’aire de répartition des espèces (vers le nord) • Changements écophysiologiques (mortalité) • Adaptation génétique • Fonctionnement des écosystèmes (productivité, résilience) • Nouveaux risques: – Nouvelles infrastructures pour prélever de nouvelles ressources énergétiques – Les biocarburants Les menaces sur les espèces menacées (Maxwel et al., 2016) Des cercles vicieux • L’altération de ces écosystèmes entrainent des modifications dans les échanges de matière et d’énergie qui affectent les caractéristiques des milieux (température à la surface de la terre, hygrométrie de l’air, effet albédo, perméabilité des sols, stock de carbone) • En Australie, le défrichement de 13 millions d’hectares de forêt d’eucalyptus a entraîné la disparition des nuages à la verticale des zones cultivées, nécessitant l’irrigation des parcelles agricoles, alors que des nuages continuent de se former au‐dessus de la zone forestière • La biodiversité des océans permet la production d’un gaz, le sulfure de diméthyle (DMS) qui possède un effet refroidissant sur l’atmosphère, en participant à la création de nuages. Ce DMS est produit indirectement par des micro‐algues. Or, l’acidification des océans due aux changements climatiques entraine une diminution de la production de DMS et les changements climatiques s’en trouvent amplifiés. Les écosystèmes vulnérables au changement climatique • Récifs coraliens, montagnes, fleuves et rivières sont particulièrement vulnérables • Manque d’informations sur beaucoup d’écosystèmes • Seuls le Brésil, le Japon et la Finlande ont des plans d’actions pour les écosystèmes vulnérables Changement climatique et pathogènes • Augmentation de l’aire de répartition (ex du moustique tigre qui transmet la dengue et le chikungunya) • Désynchronisation temporelle du rapport proie/prédateur ou hôte/parasite qui conduit à des augmentation de tailles de population de vecteurs de pathogènes ou de parasites Principaux impacts du changement climatique sur les services écosystémiques en France Types d’écosystèmes Services de régulation Services d’approvisionnement Services culturels Ecosystèmes forestiers Sécheresse, feux de forêts et ravageurs Baisse de la productivité Impacts paysagers Prairies et landes Résilience accrue à la sécheresse Augmentation de la productivité Impacts paysagers Agrosystèmes Accroissement des aléas Augmentation de la productivité si adaptations Impacts paysagers Ruisseaux, rivières, fleuves et estuaires Augmentation des cynobactéries associées aux algues Peu d’exploitation Risques sanitaires Augmentation de la pêche récréative Lacs, étangs, mare, tourbières… Modification du service de contrôle biotique Pas d’exploitation Risques sanitaires Ecosystèmes marins Acidification des océans Réduction et transformation des stocks Réduction de la pêche récréative Risques sanitaires Lavorel, Gerdeaux et Levrel, 2011 Les solutions par la nature Quelles solutions par la nature? • L’atténuation fondée sur les écosystèmes est le recours à la biodiversité et aux services écologiques dans le but de capter et stocker les gaz à effet de serre. • L’adaptation fondée sur les écosystèmes est le recours à la biodiversité et aux services écologiques dans le cadre d’une stratégie d’adaptation globale, aux fins d’aider les populations à s’adapter aux effets des changements climatiques. • La réduction des risques naturels fondée sur les écosystèmes consiste en la protection, la gestion durable et la restauration d’écosystèmes pour diminuer les risques de catastrophes naturelles. Source: UICN, 2016 Le potentiel des écosystèmes pour atténuer le changement climatique Lien habitats / climat • La moitié du CO2 émis par l’homme est séquestré par les habitats naturels, (moitié par la mer et moitié par la végétation terrestre) – – – – Forêts Tourbières Mangroves Océans • Bilan entre CO2 émis par végétation morte et CO2 séquestré par végétation vivante • La déforestation et l’artificialisation des sols sont à l’origine d’environ 20 % des émissions annuelles de CO2 Ecosystèmes aquatiques • Ecosystèmes marins capte carbone par processus physico‐chimiques, par la matière vivante et par réaction avec le calcium pour former les squelettes et coquilles de certains organismes marins à base de calcaire minéral • Les tourbières contiennent en moyenne deux fois plus de carbone que les forêts • La dégradation actuelle des tourbières représente annuellement près de 6% des émissions de carbone liées à l’Homme Forêt et carbone • Forêt amazonienne séquestrait 2 milliards de tonnes de CO2 par an dans les 90s et 1 milliards aujourd’hui • Près de la moitié du stock total de carbone des forêts dans les sols • Les résineux stockent plus rapidement le carbone à CT mais ce sont ensuite les feuillus qui sont les plus efficients à LT • Le bilan carbone d’une forêt exploitée dépend de sa bonne santé et des débouchés du bois exploité • Peuplement multistratifié = meilleur stockage de carbone car les strates basses pourront capter le carbone relargué par le sol • Bois mort utile pour la biodiversité mais mauvais pour les émissions de carbone • Problème: déforestation (17% de la forêt amazonienne a disparue) et augmentation du taux de mortalité des arbres (30%) du fait d’épisodes de sécheresse Contribution of protected areas to carbon storage 15 % des réserves de carbone terrestre de la planète Niveau de séquestration (A) et de stockage (B) de carbone dans des zones protégées (Biodiversity hotspots, High‐Biodiversity Wilderness Areas (HBWAs) and Global 200 ecoregions) La ligne horizontale correspond à la moyenne pour l’ensemble des services écosystémiques Naidoo et al., 2008 La séquestration de carbone et les autres services écosystémiques en Europe Cultural Provisioning Regulating and maintenance Ecosystem service Proxy Leisure Recreation potential index Leis Adimensional continuous index JRC Food-feedfibre Energy content FFF MJ/ha JRC Raw material Wood supply WS m3/ km2 forest/yr EFI Climate regulation Carbon sequestration Cseq C/km²/yr IVM VU/EFI Water purification Nitrogen retention capacity WP Ton of nitrogen removed/km/yr JRC Fire risk index 12 Fire Probability LECA/EFI Relative water retention Flood Adimensional continuous index IVM VU Wind disturbance risk in forests² Wind Adimensional index EFI Biological control mechanisms Species providing natural control of invertebrate and rodent pests BC Number of species LECA Pollination Relative pollination potential provided by wild bees Poll Adimensional continuous index JRC Maintenance of genetic diversity Dead wood DW Mg dry matter/km2 forest EFI Invasive species Alien threat score Alien Scores LECA Moderation of extreme events Dis-service Source: VOLANTE project Code Unit Source Overlap of carbon sequestration and other ES in Europe Cseq WP Fire BC Flood Poll Leis Wind DW WS Alien FFF Cseq WP Fire BC Flood Poll Leis Wind DW WS Alien FFF 1 0.33 0.56 0.44 0.56 0.66 0.79 0.89 0.89 0.80 0.73 0.24 1 0.37 0.61 0.45 0.40 0.44 0.09 0.10 0.09 0.66 0.28 1 0.37 0.53 0.42 0.67 0.51 0.69 0.78 0.75 0.47 1 0.51 0.59 0.49 0.51 0.50 0.36 0.73 0.57 1 0.54 0.61 0.61 0.64 0.57 0.73 0.50 1 0.73 0.71 0.74 0.61 0.76 0.25 1 0.92 0.91 0.92 0.78 0.19 1 0.60 0.40 0.81 0.03 1 0.67 0.78 0.05 1 0.78 0.04 1 0.58 Source: VOLANTE project 1 Le potentiel des écosystèmes pour s’adapter au changement climatique La productivité primaire • Les écosystèmes naturels sont ceux qui optimisent le plus les niches énergétiques, la diversité des espèces végétales permet de transformer un maximum d’énergie solaire en énergie chimique, utile ensuite à l’ensemble de la chaîne alimentaire • Constat d’une plus grand productivité sur les habitats exploités diversifiés • Deux hypothèses – Effet d’échantillonage – Effet de complémentarité Evolution du HANPP • • • • Appropriation humaine de la production primaire nette, évaluée en carbone produit par la croissance des plantes (Krausmann et al., 2013) Cette appropriation se fait à travers: l’exploitation (récoltes), la combustion (pour produire de l’énergie) ou la conversion (destruction d’habitats productifs pour installer de nouveaux écosystèmes moins productifs) HANPP = HANPPharv + HANPPluc Evolution de 1910 à 2005 – Population humaine X 4 – Production économique X 17 – HANPP X 2 (de 7 à 13 millions de km2 de terres cultivées) • HANPP – de 6.9 Gt de carbone par an en 2010 à 14.8 Gt en 2005 – De 13% à 25% du potentiel de production primaire de la végétation • • Explication: baisse de la dépendance aux bioénergies et plus grande efficience dans la production Selon ces tendances, l’HANPP passerait à 27–29% d’ici 2050, ou à 44% s’il y a un retour à l’exploitation des biocarburants Appropriation humaine de la productivité primaire Source : Krausmann et al., 2013 Augmentation de l’efficience dans l’usage de la biomasse • En 1910 il fallait 2,1 unité de biomasse (en équivalent t. carbone) pour obtenir 1 t. de biomasse consommée par l’homme • Ce ratio signifie que chaque tonne de plante récoltée nécessitait une manipulation réduisant la production de biomasse de plus d’une tonne • Aujourd’hui le ratio est de 1,6 L’augmentation de la productivité des terres agricoles NPPpot: potentiel total de production primaire NPPeco: résidu de productivité primaire après exploitation (Krausmann et al., 2013) Limite / HANPP • Les effets sur la biodiversité et l’état de santé des écosystèmes liés à l’accroissement de l’efficience agronomique • Les énergies fossiles proviennent de l’accumulation de production primaire pendant des millions d’années qu’il est nécessaire d’ajouter au calcul Consommation d’énergie fossile (1 petajoule = 1012 kilojoule) pour la production agricole en 2000 Source : Giampietro, 2001. Equivalent à 2,5 milliards d’individus supplémentaires travaillant à plein temps dans le secteur agricole Possibilités de décarboner les productions agricoles Le potentiel des écosystèmes pour réduire les risques associés au changement climatique Le rôle d’assurance lié à la Nature • Diversification des opportunités et des risques • Effets buffers Effet d’assurance • Maintien des niveaux de revenus et des activités dans un contexte de changements: agroforesterie • Protection contre les événements extrêmes – les tempêtes avec rôle de certains écosystèmes comme buffer – les canicules avec les îlots de fraicheur en ville • Lutte contre le stress hydrique avec des écosystèmes permettant de fournir des réserves d’eau et des systèmes de filtration • Objectifs patrimoniaux avec lutte contre la disparition d’espèces (corridor écologiques pour les aider à s’adapter en migrant (pour celles qui peuvent) Adaptation au réchauffement climatique en ville Source : Masson et al. (2013) Source : De Munck (2013) Kendrapada District, Orissa state, Inde Ligne noire: frontière du district Ligne marron: frontière des 4 tahasils inondées par le cyclone Ligne bleue: 10 km de la côte. The mitigation effect for extreme events Typhoon in the souteast of lndia in 1999 10 000 deaths Comparative analysis with a sample of 409 villages Saudamini Das, and Jeffrey R., 2009 Les leviers d’action S’inspirer de solution existantes dans les territoires vulnérables • Depuis longtemps dans les écosystèmes extrêmes • Adaptation des institutions pour adaptation des usages • Evolution sur des générations avec croyances, conventions, etc. • En France, certaines régions deviennent vulnérables mais pas les institutions adaptées car cela arrive trop vite Solutions par la nature • Les solutions fondées sur la nature sont définies comme les actions visant à protéger, gérer de manière durable et restaurer des écosystèmes naturels ou modifiés pour relever directement les enjeux de société de manière efficace et adaptative, tout en assurant le bien‐être humain et des bénéfices pour la biodiversité • La gestion fondée sur les écosystèmes est une approche de la gestion environnementale, sur le long terme, qui met en avant la multitude d’interactions au sein d’un écosystème en incluant les sociétés humaines. Source: UICN, 2016 Protéger Nepstad et al., 2014 REDD+ • REDD+ carry both opportunities and risks for biodiversity • Opportunities / Aïchi targets – slowing habitat loss (Target 5) – recovery of degraded forest ecosystems (Target 15) • Risks – displacement of land use change to other ecosystems including savannahs and grasslands – afforestation or reforestation with non‐native species or forests with low species diversity Gérer de manière durable Une nouvelle agriculture écologiquement intensive • Stopper la formule eau + intrants chimiques + espèce unique • Evolution et diversification des variétés cultivées (moins besoin d’eau, espèces plus rustiques, espèces complémentaires) • Désartificialiser et diversifier les écosystèmes exploités : planter des arbres, remettre en eau d’anciennes ZH drainées, lutte biologique, agro‐ foresterie et permaculture pour optimiser les interactions et faciliter l’adaptation • Diversifier les structure paysagère peut favoriser les déplacements d’espèces L’agro‐écologie • Opportunities: – Agro‐ecology to substitute of high carbon input (pesticides) by ecological regulation (trophic relationships) – Transition toward low carbon activities and low impact on biodiversity (in fisheries for example) Agro‐ecology to limit carbon consumption and increase biodiversity Restaurer Objectif 15 du Global Biodiversity Outlook 4, p.22 • Au moins 15% des écosystèmes dégradés sont restaurés, contribuant ainsi à l’a énuation des changements climatiques et l’adaptation à ceux‐ci, ainsi qu’à la lutte contre la désertification Restauration et ingénierie écologique • La restauration écologique est une action intentionnelle qui initie, accompagne, favorise le rétablissement d’un écosystème qui a été dégradé, endommagé ou détruit, en respectant sa santé, son intégrité et sa gestion durable • L’ingénierie écologique implique la manipulation de matériaux naturels, d’organismes vivants et de l’environnement physico‐ chimique pour réaliser des objectifs humains spécifiques et résoudre des problèmes techniques. • L’infrastructure verte est un réseau constitué de zones naturelles et semi‐naturelles et d’autres éléments environnementaux faisant l’objet d’une planification stratégique, conçu et géré aux fins de la production d’une large gamme de services écologiques. • Migration assistée des espèces (pour celle qui ne peuvent pas) Source: UICN, 2016 Les challenges Financements • Taxe sur la francisation des bateaux de plaisance et la taxe barnier => côtiers et îles • Taxe sur la construction pour ENS => nature en ville (arbres et cours d’eau) • Taxe sur l’eau => ZH • Subvention de la PAC • Compensation écologique => TVB et restauration des habitats des espèces en prenant en compte le changement climatique • Compensation agricole => diversification, bocage, alpages • Compensation forestière => diversification des espèces, migration assistée Difficultés principales • Des formes de gouvernance décentralisées, intégrant une diversité de stratégies adaptatives ayant une cohérence à la fois écologique et sociale, tout en étant connecté avec des stratégies nationales, auxquelles nous ne sommes pas forcément habituées. • Image de la mosaïque appropriée du MEA • Exemple de la gestion de l’eau: taxe sur l’eau (moyens financier) + agences de l’eau (moyens humains d’information et de coordination) + SDAGE et SAGE + ONEMA (élaboration de stratégies nationales et de mise en relation des agences) Interactions biodiversité climat: les modèles globaux Les 5 défis majeurs pour 2050 Le changement climatique Rareté croissante de l’eau Effondrement de nombreuses pêcheries Fort accroissement de la demande pour des terres fertiles • Combinaisons entre ces facteurs pourra créer des points de basculement • • • • Global Biodiversity Outlook 4, p.28 • « Scénarios jusqu’à 2050 basés sur des modèles. De nombreux scénarios à l’horizon 2050 et au‐delà ont été analysés afin d’évaluer les progrès qui pourraient être accomplis dans la poursuite de la Vision 2050 du Plan stratégique. Ces scénarios ont également aidé l’identification de mesures à prendre afin d’atteindre les objectifs d’Aichi et la possibilité de réaliser simultanément les buts socio‐économiques tels que la sécurité alimentaire et l’a énuation des changements climatiques, et l’intégration des considérations relatives à la diversité biologique dans les divers secteurs de production. » Objectif des scénarios • Les scénarios mondiaux élaborés dans le cadre de la Conférence des Nations Unies sur le développement durable (Conférence Rio+20) • Mix de scenarios et d’objectifs sociaux, climatique et écologiques – Vision 2050 de la CDB (= ralentissement de la perte de biodiversité d’ici 2030) – Objectif du millénaire pour le développement (0% de la population souffrant de faim en 2050) – Augmentation de la t° < 2° – Accès universel à l’eau potable + installations sanitaires + sources d’énergies renouvelables • Utilisation de scénarios économiques de Rio+20 Différences / scénarios du GIEC « Ces scénarios contrastent avec les « scénarios d’a énuation des changements climatiques » figurant dans le cinquième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Des taux très élevés de pertes d’habitats primaires dans les scénarios du GIEC sont associés avec le scénario de faibles émissions de gaz à effet de serre en raison de l’utilisation massive de bioénergie en tant que moyen pour a énuer les changements climatiques et de l’absence de mesures proactives visant à contrôler les modifications de la couverture des sols. » Trois voies pour atteindre les objectifs de Rio+20 • Technologie mondiale : agriculture intensive et niveau élevé de coordination internationale • Solutions décentralisées : terres agricoles entrelacées de corridors biologiques et politiques nationales qui réglementent l’accès équitable à la nourriture • Changement des modes de consommation : limitation de la consommation de viande par habitant et efforts soutenus visant à réduire les pertes dans les systèmes alimentaires • Ces stratégies diffèrent par l’importance donnée: – – – – Aux comportements humains comme moteurs de changements La réglementation VS le marché La coordination versus la concurrence Les caractéristiques et l’ampleur de la promotion de la technologie Voies alternatives et leviers d’action pour atteindre les objectifs de Rio+20