Impacts des changements globaux récents sur les écosystèmes

1. Impacts des changements globaux récents sur les écosystèmes Nicolas Delpierre Ecophysiologie végétale, L.E.S.E. Université Paris Sud nicolas.delpierre@u-psud.fr Bât. 362 RdC, bureau 21 26 septembre 2013

2. Inventaire des changements globaux récents (1) changement climatique Par comparaison à la moyenne 1961-1990 T globale +0.5°C Niveau des océans +60 mm Couverture neigeuse HN -2 Mkm² Sur la période 1906-2005 T globale +0.76°C Onze des douze années 1995–2006 figurent au palmarès des douze années les plus chaudes depuis qu’on dispose d’enregistrements de la température de surface (depuis 1850). IPCC 2007 (AR4), www. ipcc.ch

3. nouvelobs.com 20/09/2012 Whadams et al. 2012, AMBIO

4. Inventaire des changements globaux récents (1) changement climatique Tendance 1901-2005 Tendance 1979-2005 Le réchauffement des températures de surface est un phénomène global IPCC 2007 (AR4, Chap. 3)

5. Inventaire des changements globaux récents (1) changement climatique Tendance 1901-2005 Les quantités de précipitations sont affectées différemment selon les régions Pas de tendance à l’échelle globale sur la période 1900-2005 Tendance 1979-2005 IPCC 2007 (AR4, Chap. 3)

6. Inventaire des changements globaux récents (2) composition atmosphérique CO2 CO2 CH4 N2O +45% +130% +15% Produit de combustion (pétrole, gaz, charbon, MO) Produit de fermentation anaérobie (décharges, bétail) Produit de combustion et de dégradation d’engrais (dé/nitrification) Pots catalytiques

7. Implication de l’activité anthropique dans le changement climatique

8. L’effet de serre: mécanisme

9. L’effet de serre: mécanisme

10. L’effet de serre: mécanisme

11. Changements globaux d’origine anthropique: projections pour le XXIème siècle IPCC 2007 (AR4)

12. Changements globaux d’origine anthropique • Au cours des 150 dernières années, l’utilisation intensive de combustibles fossiles et les modifications d’utilisation des terres ont entraîné un accroissement des températures (échelle globale) et une altération des précipitations (échelle régionale), ainsi que de la composition atmosphérique. • Ces modifications ont cours à une vitesse sans précédent dans l’histoire récente du globe. • Ces modifications affectent les conditions d’existence des organismes vivants. • Ces modifications continueront selon toute probabilité au 21ème siècle

13. Notions d’écologie

14. De l’individu à l’écosystème (1) Individu Population Communauté Densité, sex ratio, classes d’âge, natalité, mortalité, immigration, émigration, … Ensemble de populations en un lieu et une période temporelle donnés Taille, poids, longévité…

15. De l’individu à l’écosystème (1) Individu Population Communauté Densité, sex ratio, classes d’âge, natalité, mortalité, immigration, émigration, … Ensemble de populations en un lieu et une période temporelle donnés Taille, poids, longévité…

16. De l’individu à l’écosystème (1) Individu Population Communauté Densité, sex ratio, classes d’âge, natalité, mortalité, immigration, émigration, … Ensemble de populations en un lieu et une période temporelle donnés Taille, poids, longévité…

17. De l’individu à l’écosystème (2) • Un écosystèmeestl’ensembleformé en un lieu et unepériodedonnés, par la communauté des organismesvivants et les composantesphysico-chimiques de l’environnement. • Une des caractéristiquesmajeures de l’écosystèmeestl’existence de flux de matière et d’énergieentre sescomposantes. • Les échanges de matière et d’énergie entre les composantes de l’écosystèmesont plus importants entre ellesqu’entre les composantes et l’extérieur.

18. De l’individu à l’écosystème (3) Producteurs primaires Plantes et org. photosynthétiques Producteurs secondaires animaux Décomposeurs bactéries et champignons

19. Fonctionnement d’un écosystème: exemple de l’écosystème forestier Respiration écosystémique Respiration canopée et troncs Activité microbienne Respiration racinaire CO2 Photosynthèse 6 CO2+6 H2O  C6H12O6 + 6 O2

20. Notions de résistance et résilience Résistance capacité à conserver son état en dépit des perturbations Résilience capacité à retrouver son état antérieur suite à des perturbations

21. Impact des changements globaux sur les écosystèmes

22. Au-delà des cas emblématiques…

23. Climats et biotopes mondiaux (1)

24. Climats et biotopes mondiaux (2)

25. Impact de la hausse des températures sur le volume des glaciers http://nsidc.org/data/sage/

26. Impact de la hausse des températures sur le volume des glaciers

27. Impact de la hausse des températures sur le permafrost (1) Schuur et al. 2008

28. Impact de la hausse des températures sur le permafrost (2) “Permafrost, defined as subsurface earth materials remaining below 0°C for twoconsecutiveyears“ Schuur et al. 2008

29. Impact de la hausse des températures sur le permafrost (3) Beer, 2008 Nature Geoscience Rétroaction positive: la fonte du permafrost promeut le réchauffement

30. Vers une désertification des zones tropicales ? TendancePrecip-Evapsur la période 2000-2100 Lu et al. 2007 GRL

31. Les changementsglobauxinduisentunemodification des biotopes à la surface de la terre. • Ces modifications se traduisent par une extension des zones libres de glace vers les pôles, et uneextension des zones désertiques aux latitudes tropicales • On observe des rétroactions positives sur la températureglobale (réduction des permafrosts)

32. Influence des températures sur la physiologie des organismes • Endothermsregulatetheir temperature by the production of heatwithintheirown bodies. • Ectothermsrely on external sources of heat Nespolo et al. 2011 TREE Begon , Harper & Townsend, 1996

33. Influence des températures sur la physiologie des organismes Du fonctionnement enzymatique… Enzyme relative activity Temperature (°C) Dreyer et al., 2001 Frazier et al., 2006

34. Influence des températures sur la physiologie des organismes Du fonctionnement enzymatique… … à l’accroissement de la population Enzyme relative activity Temperature (°C) Dreyer et al., 2001 Frazier et al., 2006

35. Impact sur la structure des populations: exemple du sex-ratio Sex ratio = nb males / nb females Girondot et al. 1999

36. Influence des températures et de la disponibilité en eau sur les écosystèmes • Les températures (moyenne et variations au cours du jour / de la saison) influent sur: • La physiologie des organismes (métabolisme) • Le cycle de vie des organismes (phénologie) • La structure de la population (certainsamphibiens et reptiles) • La disponibilité en eau influesur la présence et l’activité des producteursprimaireset la possibilité de maintien d’un réseautrophique

37. Influence des températures et de la disponibilité en eau sur les écosystèmes Le développement et la survie des communautés de plantes et d’animauxrequièrent un ensemble de conditions physico-chimiquesparticulièresdéfinissant la niche écologiquede cesorganismes température

38. Influence des températures et de la disponibilité en eau sur les écosystèmes Le développement et la survie des communautés de plantes et d’animauxrequièrent un ensemble de conditions physico-chimiquesparticulièresdéfinissant la niche écologiquede cesorganismes humidité température

39. Influence des températures et de la disponibilité en eau sur les écosystèmes Le développement et la survie des communautés de plantes et d’animauxrequièrent un ensemble de conditions physico-chimiquesparticulièresdéfinissant la niche écologiquede cesorganismes humidité humidité Probabilité de présence température température

40. Influence des températures et de la disponibilité en eau sur les écosystèmes Le développement et la survie des communautés de plantes et d’animauxrequièrent un ensemble de conditions physico-chimiquesparticulièresdéfinissant la niche écologiquede cesorganismes • Les modifications des conditions environnementalesinduisentainsi : • des migrations (déplacement de niche dansl’espace) • des modifications des cycles de vie (déplacement de niche dans le temps)

41. Migration d’espèces de poissons Données 1968-2001 Perry et al., 2005 Science

42. Migration d’espèces de poissons Projection tendance 2005-2050 espèces de fond Pereira al., 2011 Science espèces pélagiques

43. Modification des aires de répartition exemple du Hêtre Actuel Prédiction 2055 Cheaib et al., 2012 EL

44. Modification des aires de répartition exemple de la flore forestière de plaine et de montagne Lenoir et al. 2008 Science

45. Impact sur l’histoire de vie des organismes châtaigner Gobe-mouche noir Walther et al. 2002 Nature

46. FR-Fontainebleau Quercus petraea Photo: Jean-Yes Pontailler January-May Tair= +5.5°C April 20, 2006

47. FR-Fontainebleau Quercus petraea Photo: Jean-Yes Pontailler January-May Tair= +9.0°C April 18, 2007

48. Impact sur l’histoire de vie des organismes synchronie prédateur-proie Date du pic de biomasse de chenilles Visser et al. 2006 Oecologia

49. Impact sur l’histoire de vie des organismes synchronie prédateur-proie Date du pic de biomasse de chenilles en fonction de la température Visser et al. 2006 Oecologia

50. Impact sur l’histoire de vie des organismes synchronie prédateur-proie Dates du pic de biomasse de chenilles et de la ponte des mésanges en fonction de la température Visser et al. 2006 Oecologia