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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
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