Axe 1 : Variabilité climatique haute fréquence et réponse du monde vivant continental

 

La tendance au réchauffement climatique que nous observons depuis une centaine d'années aura de graves répercutions sur les régions tempérées et méditerranéennes puisqu’elle est susceptible de provoquer de multiples et irréversibles modifications environnementales. Les scénarios évolutifs de changements des écosystèmes et des conditions bioclimatiques reconstruits à partir des archives paléoenvironnementales étudiées dans le cadre de cette thématique, constituent donc de précieux enseignements pour les décideurs et les gestionnaires de la crise environnementale dans laquelle nous sommes à présent entrés. L'expertise que les paléoenvironnementalistes peuvent apporter aux décideurs est un éclairage sur le fonctionnement passé de nos environnements, des climats et des écosystèmes, puisque les principaux mécanismes qui contrôlent le fonctionnement  des environnements actuels sont les mêmes que ceux qui ont agi par le passé (Andrieu-Ponel et al., accepté ; Loutre et al., in prep.; Paillard et al., in prep.). Grâce à ce recul dans le temps, nous sommes en mesure de proposer, en étroite collaboration avec les modélisateurs des climats, des scénarios évolutifs des environnements à court, moyen et long terme. Cependant, comme les modèles disponibles actuellement livrent des résultats globaux (non régionalisés) et simplistes, il sera nécessaire d’affiner les méthodes de modélisation paléoclimatiques, mais aussi de favoriser l'acquisition de données paléoenvironnementales qui doit concerner tous les champs disciplinaires relatifs aux sciences de la Vie et de la Terre.

Les archives sédimentaires étudiées jusqu'à présent ont permis de montrer avec une grande clarté : (i) le rôle déterminant des activités humaines sur l'organisation actuelle des structures de végétation et de leur support géomorphologique (dynamiques glaciaires et fluviatiles, crues aggravées par l'agriculture ou les incendies); (ii) le poids des changements climatiques sur la diversité du monde vivant et sur sa distribution géographique au cours des 430 000 dernières années (Reille et al., 2000 ; Rioual et al., 2001 ; Kukla et al., 2002 ; Cheddadi et al., 2005). Cependant, ces données ont été acquises à une résolution temporelle qui est le plus souvent trop faible pour permettre une comparaison efficace des modèles passés avec les modèles du présent pour lesquels nous disposons d'une appréciation qui est de l'ordre de l'année, de la saison ou du jour.

Par ailleurs, la connaissance de la variabilité climatique pendant la moitié supérieure du Quaternaire a considérablement progressé ces vingt dernières années grâce à l'étude des séquences polaires et marines (Sanchez-Goni et al., 2000 ; Epica Community Members, 2004 ; Masson-Delmotte et al., 2005). Le fonctionnement de la dynamique climatique globale et la relation atmosphère / océan ont ainsi été établis dans leurs grandes lignes.

Sur le continent, en revanche, de gros progrès doivent être accomplis afin de percevoir l'influence de cette variabilité climatique globale passée, sur le monde vivant terrestre et aquatique. C'est dans cette optique que de nouveaux sondages ont été réalisés aux Echets (Ain) dont le site recèle des archives vieilles de 140 000 ans et recouvre la fin du cycle climatique passé (OIS 6), le cycle suivant (OIS 5 à 2) et le début du cycle actuel (OIS 1). Plusieurs marqueurs, de nature biologique (pollen, matière organique globale, Chironomides, Coléoptères, Crustacés, Ostracodes, Diatomées), géologique et géochimique (éléments majeurs, paléomagnétisme, susceptibilité magnétique, isotopes), sont étudiés par un groupement de compétences – "Les Echets Working Group" – qui associe plusieurs laboratoires français et européens.

Les données biologiques sont les plus longues à acquérir et les plus dispendieuses, mais cette dépense d'énergie est justifiée car, sur le plan climatique, elles sont plus discriminantes et plus pertinentes que les données sédimentologiques. En effet, le message paléoclimatique est délivré par des individus vivants qui répondent au stress climatique de façon plus ou moins brutale, avec ou sans délai, selon leur capacité adaptative. Les données abiotiques sont indispensables pour étayer ou non ces enregistrements, et percevoir à l'échelon régional, l’évolution et la réponse générale de l'environnement. L'étude systémique et intégrée des différents marqueurs, biologiques et abiotiques, ainsi que la haute résolution de l'analyse, permettent d'améliorer la qualité des données acquises (Gandouin et al., soumis ; Veres et al., accepté, et soumis) et de repérer, dans les archives étudiées, les conséquences sur les écosystèmes d'événements climatiques de courte durée (refroidissements ou réchauffements rapides des OIS 5, 3 et 2). La datation de ces événements permettra (i) de proposer un nouveau modèle d'âge pour une séquence continentale ouest-européenne de 140 ka, et (ii) d'estimer la durée de ces événements, ainsi que le temps de réponse des écosystèmes aux changements climatiques par comparaison aux séquences climatiques "globales".

Les experts réunis au sein des "Echets Working Group" proposent d'appliquer la même démarche que celle utilisée aux Echets, pour étudier de nouvelles archives climatiques correspondant aux 400 000 dernières années. Nous disposons en France de ce patrimoine géologique (longues séquences des Alpes, du Massif Central et des Vosges) qui fut étudié en basse résolution et selon une approche monodisciplinaire (le pollen seulement) par nos prédécesseurs. Ces archives françaises sont situées aux portes de l'Atlantique Nord qui fut, par le passé, le moteur principal des changements climatiques et des modifications du Vivant au sein du monde paléarctique occidental.

Dans le futur, les variations de la circulation thermohaline de l'Atlantique Nord auront un impact majeur sur la composition et la dynamique des écosystèmes des régions bordières, en particulier la façade occidentale de l'Europe et du nord de l'Afrique. L'étude de ces séquences sera réalisée dans le cadre de collaborations internationales, afin de travailler en multiproxy et en haute résolution, sur une sélection de profils et sans doute, aussi, sur des périodes-clés. Ces recherches confronteront à une échelle continentale les données obtenues pour les régions proxi-atlantiques (France), les régions continentales européennes (Allemagne), puis la bordure méditerranéenne (Italie et Grèce), où de longues séquences climatiques existent aussi.