Les plantes ont besoin de millions d'années pour se remettre des chocs climatiques

Les scientifiques cherchent souvent dans l'environnement des réponses aux problèmes les plus urgents de l'humanité. En ce qui concerne le réchauffement climatique actuel, la géologie offre des perspectives qui remontent loin dans le temps. En effet, l'histoire de la Terre a connu plusieurs périodes de volcanisme particulièrement marqué, au cours desquelles de grandes quantités de gaz à effet de serre ont été libérées dans l'atmosphère. Cela a déclenché des réchauffements climatiques rapides qui, dans les cas extrêmes, ont entraîné des extinctions massives d'espèces sur terre et dans les océans. Ces phases de volcanisme extrême pourraient avoir perturbé le cycle du carbone et donc le climat pendant des millions d'années.

Déséquilibre écologique

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Science, des scientifiques de l'ETH Zurich spécialisés dans les sciences de la terre et de l'environnement montrent comment la végétation a réagi et s'est adaptée à de forts changements climatiques par le passé et comment de tels changements influencent le système de régulation naturel du cycle du carbone et du climat.

Pour cette étude, les chercheurs ont collaboré avec des collaborateurs des universités d'Arizona et de Leeds (GB), du CNRS de Toulouse et de l'Institut fédéral de recherche sur la forêt, la neige et le paysage (WSL).

L'équipe de recherche a utilisé des analyses isotopiques de sédiments et a comparé ces données avec un modèle informatique qu'ils ont créé. Ce modèle reproduit la végétation et son rôle dans la régulation du système climatique géologique.

Grâce à leur modèle, les chercheurs ont imaginé différents scénarios sur la manière dont la Terre et sa végétation réagissent à la forte libération de carbone par l'activité volcanique. Ils ont notamment étudié trois changements climatiques majeurs dans l'histoire de la Terre, dont l'événement de Trapp en Sibérie il y a environ 252 millions d'années, qui a déclenché l'extinction de masse à la transition entre le Permien et le Trias.

"L'événement de Trapp en Sibérie a libéré environ 40'000 gigatonnes de carbone pendant 200'000 ans. Il en a résulté une augmentation de la température moyenne mondiale de cinq à dix degrés Celsius. Ce choc climatique a entraîné la plus grande extinction d'espèces de l'histoire de la Terre", explique Taras Gerya, professeur de géophysique à l'ETH Zurich.

 

Éviter, s'adapter ou disparaître

"Il a fallu plusieurs millions d'années pour que la végétation se remette de cet événement. Pendant cette période de récupération, le système de régulation carbone-climat de la Terre était probablement faible et inefficace, ce qui a conduit à un réchauffement climatique à long terme", explique Julian Rogger, doctorant dans les groupes des professeurs de l'ETH Taras Gerya et Loïc Pellissier et premier auteur de l'étude.

Les chercheurs ont découvert que la gravité de tels événements dépendait de la rapidité avec laquelle le carbone émis pouvait être piégé, par exemple par l'altération des minéraux silicatés ou sous forme de carbone organique dans les sédiments.

Les chercheurs montrent également que le temps nécessaire au climat pour atteindre un nouvel état d'équilibre dépend de la rapidité avec laquelle la végétation s'est adaptée à la hausse des températures. Certaines espèces végétales ont pu s'adapter par évolution. D'autres ont trouvé un nouvel habitat dans des régions plus fraîches. Cependant, certains événements géologiques ont été si catastrophiques que de nombreuses plantes n'ont pas eu le temps de s'adapter à la hausse continue des températures ou de se déplacer géographiquement. Les conséquences de ces événements ont marqué l'évolution géochimique du climat pendant des milliers, voire des millions d'années.

La crise climatique actuelle d'origine humaine

Qu'est-ce que cela signifie pour le changement climatique provoqué par l'homme ? Dans leur étude, les chercheurs montrent que les perturbations de la flore ont augmenté dans le passé la durée et la gravité des réchauffements climatiques. Dans certains cas, il a fallu des millions d'années pour qu'un nouvel équilibre climatique stable s'installe. Cela s'explique par le fait que la végétation a été moins capable de réguler le cycle du carbone de la Terre.

"Nous sommes aujourd'hui confrontés à une crise bioclimatique globale", explique Loïc Pellissier, professeur d'écosystèmes et de développement du paysage à l'ETH Zurich et au WSL. "Notre étude montre à quel point il est important que les systèmes de végétation fonctionnent pour que la Terre puisse se remettre des changements climatiques. Nous libérons aujourd'hui des gaz à effet de serre plus rapidement que tous les événements volcaniques précédents. Nous, les humains, sommes également la principale cause de la déforestation mondiale, qui limite fortement la capacité des écosystèmes naturels à réguler le climat. La communauté mondiale devrait prendre notre étude comme un appel au réveil".