Donatella Zona est professeure associée de biologie à l'université d'État de San Diego. Cet article a été initialement publié le La Conversation.
Les images satellites montrent que l'Arctique est devenu plus vert alors que les températures dans la région de l'extrême nord augmentent trois fois plus vite que la moyenne mondiale.
Certaines théories suggèrent que ce « verdissement de l'Arctique » contribuera à contrer le changement climatique. L'idée est que puisque les plantes absorbent le dioxyde de carbone au cours de leur croissance, la hausse des températures signifie que la végétation arctique absorbera davantage de dioxyde de carbone de l'atmosphère, réduisant ainsi les gaz à effet de serre qui réchauffent la planète.
Mais est-ce vraiment le cas ?
Je suis un biologiste qui se concentre sur la réponse des écosystèmes au changement climatique, y compris les écosystèmes de la toundra. Au cours des cinq dernières années, mes collègues, mes étudiants et moi-même avons suivi les changements de végétation dans des endroits éloignés de l'Arctique pour le découvrir.
La toundra arctique est une vaste région essentiellement dépourvue d'arbres qui s'étend sur l'extrême nord de l'Amérique du Nord et de l'Eurasie. À quelques mètres sous sa surface, une grande partie du sol est constituée de pergélisol gelé, mais la couche supérieure fleurit d'herbes et d'arbustes bas pendant les courts mois d'été.
Des études par satellite au cours de la dernière décennie ont suivi les changements dans le verdissement de l'Arctique en mesurant la lumière visible et proche infrarouge réfléchie par la végétation. Une végétation verte saine absorbe la lumière visible mais réfléchit la lumière proche infrarouge. Les scientifiques peuvent utiliser ces données pour estimer la croissance des plantes sur de vastes zones.
Mais les satellites ne mesurent pas l'absorption de dioxyde de carbone par les plantes.
Jusqu'à récemment, les études sur le terrain permettant de vérifier la quantité de dioxyde de carbone absorbée par les plantes arctiques étaient rares, ce qui empêchait les scientifiques de tester l'hypothèse selon laquelle la fonte des neiges plus précoce et son impact sur les plantes aidaient à contrôler le dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Pour notre étude, les scientifiques ont bravé le territoire des ours et les froides nuits d'été pour collecter des mesures approfondies du dioxyde de carbone à proximité des plantes et du sol dans 11 écosystèmes de la toundra arctique, notamment en Alaska, au Canada, en Sibérie et au Groenland. Nous nous sommes concentrés sur les zones arctiques les moins étudiées, situées sur un pergélisol continu.
Les plantes arctiques ne disposent actuellement que d'environ trois mois pour pousser et se reproduire avant que les températures ne deviennent trop froides.
Lorsque nous avons commencé cette étude, nous voulions savoir quel effet le démarrage précoce de la saison de croissance avait sur la quantité globale de dioxyde de carbone absorbée par la végétation chaque été. Les résultats nous ont surpris :même si le verdissement était évident, l'absorption globale de dioxyde de carbone n'a pas augmenté de manière significative ou n'a connu que des augmentations mineures.
Lorsque nous avons regardé de plus près et comparé les changements d'une semaine à l'autre, nous avons découvert pourquoi. Alors que la fonte des neiges antérieure stimulait la productivité des plantes en juin, cette productivité a commencé à diminuer en juillet – normalement leur saison de pointe pour la photosynthèse. En août, la productivité était bien inférieure à la normale.
Les arbustes, carex et autres plantes des zones humides dominants de l'Arctique ne séquestraient plus plus de carbone en fin de saison. C'était comme se réveiller plus tôt le matin et être prêt à s'endormir plus tôt le soir.
Nous avons encore de nombreuses questions, notamment pourquoi les plantes réagissent de cette façon et si l'indice largement utilisé pour la croissance des plantes basé sur les changements de lumière visible et infrarouge, appelé NDVI, est définitivement associé à une absorption plus élevée de dioxyde de carbone. Certains écosystèmes arctiques ont montré de fortes corrélations entre le NDVI et l'absorption de dioxyde de carbone, tandis que d'autres ne l'ont pas fait. Nous n'avons trouvé aucune preuve que les plantes aient été affectées par des limitations d'eau en fin de saison.
Si les écosystèmes de la toundra ne sont pas en mesure de continuer à absorber du dioxyde de carbone plus tard dans la saison, l'augmentation attendue du nombre de plantes séquestrant le carbone pourrait ne pas se matérialiser.
Et il y a un autre problème. Normalement, les plantes de la toundra stockent plus de carbone par photosynthèse que la toundra n'en libère, ce qui en fait un vaste puits de carbone. Les hivers longs et froids ralentissent la décomposition des plantes et les enferment dans le sol gelé. Cependant, lorsque le pergélisol contenant cette matière organique et d'autres dégèle, il libère davantage de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
Ce n'est pas seulement une histoire de plantes et de climat. Les modifications de la végétation peuvent avoir des effets étendus sur d'autres composants des écosystèmes, y compris les animaux et les humains.
Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, l'organisme des Nations Unies chargé d'évaluer la science liée au changement climatique, a estimé que les changements dans la couverture neigeuse ont déjà affecté la sécurité alimentaire et hydrique. De nombreuses communautés autochtones locales dépendent de la chasse, du piégeage et de la pêche, et le développement précoce de la végétation peut affecter l'équilibre délicat des systèmes complexes de l'Arctique.
Si le verdissement de l'Arctique ne fait que changer les saisons et n'augmente pas le niveau global de dioxyde de carbone comme on le croyait auparavant, cela pourrait également signifier que les modèles actuellement utilisés pour évaluer et prédire l'impact global du changement climatique manquent d'une information importante. Le résultat pourrait être qu'un processus que nous pensions ralentir ou atténuer le changement climatique ne fonctionne pas comme prévu.
