Entre 2000 et 2020, des chercheurs de l’UCLA et du California Institute of Technology ont étudié les conséquences des changements climatiques sur le développement des végétaux dans deux biomes principaux, la toundra et les forêts boréales. Chacun de ces types de biome est caractérisé par une faune et une flore spécifique. La toundra est plutôt composée de graminées et de lichens en raison du climat froid. Alors que le climat des forêts boréales, au sud de la toundra, permet encore à une végétation forestière de se développer. La composition d’espèces végétales de ces biomes est directement influencée par les conditions météorologiques auxquels ils sont soumis et d’autres conditions écologiques. En somme, les chercheurs ont observé des spécificités régionales d’adaptation aux changements climatique en Arctique.
Selon l’étude, publiée sur Environmental Research Letters, le réchauffement climatique entraîne des modifications de conditions climatiques pour les biomes, ce qui pourrait modifier la composition ou le rythme de vie des végétaux qui s’y développent.
Une phase de croissance précoce
D’après les recherches menées sur des observations effectuées entre les années 2000 et 2020, les changements climatiques affectent notamment la phénologie des espèces végétales, c’est-à-dire les évènements de la vie de la plante comme sa phase de croissance ou son vieillissement. Il semblerait notamment que le début de la photosynthèse printanière, qui correspond à la phase de croissance maximale d’un végétal se produise plus tôt dans la saison en 2020 que dans les années 2000. La sénescence d’automne, la chute des feuilles, leur jaunissement, se produit également à une période différée. Ces révélations démontrent que pour comprendre comment la végétation et le climat interagissant dans les régions arctiques, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques particulières de ces espaces géographiques. Il est également important de prendre en compte la manière dont les différents types de paysages affectent le climat local pour étudier les changements climatiques. Afin d’arriver à ces conclusions, les chercheurs ont relevé leurs données par télédétection et en se rendant sur le terrain pour mener des observations. La télédétection permet de collecter des données à partir de capteurs installés sur des satellites.
La fluorescence, un indice de croissance végétale
Au cours de cette étude la télédétection a permis d’observer la fluorescence induite par le soleil (SIF). Quand une plante effectue sa photosynthèse, elle produit de la chlorophylle, celle-ci donne la pigmentation verte aux végétaux. Présente dans la plupart des végétaux, elle émet une lumière d’une longueur d’onde spécifique qui peut être observée par satellite lorsqu’elle est exposée aux rayons du soleil. On parle alors de fluorescence induite par le soleil. Cette longueur d’onde n’est pas visible à l’œil nu, mais elle l’est grâce aux capteurs installés sur les satellites. Cette méthode est d’ailleurs reconnue comme étant l’une des plus efficaces pour capturer la phénologie photosynthétique des végétaux.
L’observation de la fluorescence de la chlorophylle permet donc d’indiquer le moment où la plante est en phase de croissance puisqu’elle produira beaucoup plus de chlorophylle. Ainsi, avec une observation par télédétection, il est possible d’observer les phénologies photosynthétiques des végétaux, qui inclut le moment où les végétaux font leur photosynthèse.
Ces observations satellites représentent la fluorescence de la chlorophylle au début de la saison de croissance, au pic de la saison de croissance et à la fin de celle-ci.
Au début de la saison de croissance (growing season) l’activité photosynthétique des végétaux est à la hausse dans une grande partie de l’Arctique, notamment en Sibérie centrale. À la fin de cette même saison, les végétaux produisent moins de chlorophylle, leur activité photosynthétique est donc moins importante. Pour faire sa photosynthèse, la plante a besoin d’absorber du carbone, de ce fait lorsque l’activité photosynthétique diminue, l’absorption de carbone diminue également. L’observation de la photosynthèse et de la sénescence des végétaux permettrait d’apporter une meilleure compréhension de l’ampleur de l’absorption du carbone en Arctique. En effet, ce processus est impacté par les changements climatiques dans la mesure où l’activité photosynthétique des végétaux en est également modifiée.
Le réchauffement climatique entraîne des changements saisonniers, en Arctique, le climat devient de plus en plus propice au développement de la végétation, et bien que cette tendance entraîne une meilleure absorption du carbone contenu dans l’atmosphère, ce phénomène n’est pas une réponse au changement climatique. Les écosystèmes s’adaptent à de nouvelles conditions de vie et se transforment de manière régionale, les chercheurs parlent de résilience et de vulnérabilité des écosystèmes.
