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BE Etats-Unis 321  >>  22/02/2013

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Recherche agronomique/Science des aliments
Productions végétales : les conséquences liées au changement climatique se précisent

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/72341.htm

Les phénomènes de sécheresses et de pluies intenses de ces dernières années, principaux événements visibles du changement climatique, engendrent de nombreuses conséquences négatives, en particulier sur les cultures agricoles - comme nous l'évoquions dans un précédent communiqué concernant la sécheresse de l'été 2012 [1]. Le Comité Consultatif National pour l'évaluation du changement climatique (National Climate Assessment and Development Advisory Committee - NCADAC) vient de finaliser une étude qui expose les changements actuels et à venir pour le territoire des Etats-Unis et à l'échelle mondiale. C'est dans ce contexte également qu'une étude particulièrement intéressante sur la capacité des végétaux à s'adapter à la disponibilité de l'eau des sols vient d'être publiée par les scientifiques du Département américain de l'Agriculture (USDA), et leurs partenaires australiens.

Les conséquences du changement climatique : des données et des prévisions

Le changement climatique est un phénomène fortement étudié aux Etats-Unis en particulier dans le cadre des programmes de R&D prioritaires. Le NCADAC vient de publier une version provisoire de son troisième rapport, depuis l'an 2000, concernant le changement climatique et ses conséquences [2]. Ce document de plus de 1000 pages, pour lequel ont contribué plus de 240 chercheurs et scientifiques, nous fournit des données précises concernant les paramètres (température, qualité de l'air, qualité de l'eau, ...) impactés par le changement climatique et dresse le tableau des conséquences qui en découlent et en découleront lors des décennies à venir pour le territoire américain.

Les éléments de ce rapport apportent les preuves d'un changement climatique qui s'est considérablement renforcé depuis la publication du dernier rapport national d'évaluation du climat en 2009. De nombreux impacts du changement climatique ont été observés et y sont reportés. Pour exemple : la production de maïs affectée dans l'Iowa après 5 jours de pluie torrentielle en 2011, le secteur de l'ostréiculture dans l'état de Washington mis à mal par l'acidification des océans et les récoltes de sirop d'érable dans le Vermont qui subissent les effets d'une modification des écosystèmes forestiers. De même, des changements inhabituels du climat sont apparus sur les côtes allant de la Floride au Maine (températures extrêmes, inondations, sécheresses, ...) avec des impacts divers sur l'économie des régions américaines (le long des rivières Susquehanna, du Missouri, ou du fleuve Mississippi).

Selon les données et les prévisions rapportées dans l'étude, aux Etats-Unis, les étés sont et seront plus longs et plus chauds (15 jours de chaleurs extrêmes en moyenne par an de plus d'ici le milieu du XXIème siècle comparativement aux années 1970-1980), et les hivers sont et seront plus courts et plus chauds (7 jours de froid avec des températures inférieures à -12°C, de moins en moyenne par an d'ici le milieu du XXIème siècle) comparativement aux années 1970-1980.

Par ailleurs, les scientifiques confirment dans ce rapport que ces observations sont cohérentes avec les tendances générales observées à travers le monde, notamment par des stations météorologiques, des satellites, des bouées océaniques et des marégraphes. Certains de ces changements peuvent être bénéfiques, tels que des saisons de croissance des plantes prolongées dans de nombreuses régions américaines et une saison de navigation commerciale sur les Grands Lacs plus longue. Mais beaucoup d'autres conséquences seraient préjudiciables pour la population, en grande partie parce que l'organisation de la société ne serait plus adaptée (infrastructures, transports, habitations,...).

Concernant le Midwest, les prévisions indiquent une augmentation des périodes de très fortes pluies et des fréquences des inondations pour le siècle prochain. Ces événements engendreraient un accroissement des phénomènes d'érosion, une diminution de la qualité de l'eau, et un impact global qui serait négatif pour les secteurs suivants : transport, agriculture, santé humaine et infrastructure. Au niveau des bassins des Grands Lacs, on devrait voir apparaître une recrudescence des espèces marines invasives, une dégradation de la propreté des plages, et la prolifération plus fréquente d'algues nuisibles sur les abords des lacs.

La température journalière moyenne dans la région du Midwest n'a cessé de croître depuis les années 1900. Cependant, cette croissance a connu un rythme trois fois plus élevé depuis les années 1980. Les prévisions indiquent que la température journalière moyenne devrait subir une augmentation d'environ 4°C d'ici le milieu du XXIème siècle.

Concernant l'agriculture, des périodes de croissance plus longue pour les cultures et l'élévation du niveau de dioxyde de carbone seraient susceptibles d'augmenter les rendements de certaines cultures au cours des prochaines décennies, bien que ces gains risquent d'être contrebalancés par l'apparition plus fréquente de vagues de chaleur, de sécheresses et d'inondations. A long terme, les contraintes combinées liées au changement climatique devraient diminuer la productivité agricole dans le Midwest.

Les problèmes liés à la sécheresse et aux inondations représentent des facteurs majeurs impactant la production végétale. Parmi les nombreux travaux en cours sur ce sujet, on peut retenir ceux d'une équipe de l'ARS/USDA qui vient de mener une étude pour comprendre les mécanismes d'adaptation des plantes à la disponibilité en eau des sols.

L'adaptabilité des systèmes végétaux à la disponibilité de l'eau

Parue en janvier dernier dans la revue Nature [3], cette étude, intitulée "Résilience des écosystèmes face aux changements des conditions hydroclimatiques" (Ecosystem resilience despite large-scale altered hydroclimatic conditions), a été menée par Guillermo Ponce Campos et Susan Moran, chercheurs au Service de Recherche Agricole de l'USDA (ARS-USDA) situé en Arizona, en collaboration avec Alfredo Huete, de l'université Technologique de Sydney en Australie. Les recherches ont été conduites sur la période 2000-2009 avec des relevés de mesures réalisés dans 12 régions des Etats-Unis et de Puerto Rico et 17 régions d'Australie. L'analyse de ces données permet de schématiser l'évolution des précipitations selon les types d'environnement : des prairies jusqu'aux forêts. La période étudiée représente la période la plus chaude observée entre 1880 et 2009. Ces relevés ont également été comparés avec d'anciennes données hydroclimatiques collectées entre 1975 et 1998 sur 14 sites à travers les Etats-Unis.

Les analyses ont permis de déterminer qu'il existait une similitude entre les macro-écosystèmes étudiés quant à leur capacité d'utilisation des ressources en eau par les plantes. Cette similitude indique que le sol peut s'adapter et gérer le système d'approvisionnement en eau - fluctuant selon l'intensité des pluies - afin d'alimenter les plantes d'un écosystème donné.

Pour calculer la consommation en eau des différents écosystèmes analysés, les scientifiques se sont basés sur des observations par satellite afin d'évaluer la productivité de la plante (biomasse) au-dessus du niveau du sol, pour chacun des sites. Ils ont combiné ces observations avec les données des précipitations relevées directement sur le terrain. Ces deux éléments ont permis d'estimer les pertes en eau des plantes afin de développer des indicateurs de l'efficacité de l'utilisation de l'eau par les végétaux. Les chercheurs ont observé que cette efficacité de l'utilisation de l'eau par les plantes au sein d'un écosystème était en augmentation lors des années les plus sèches et en diminution lors des années les plus humides. Cette observation suggère que la demande en eau des plantes fluctue en fonction de la disponibilité en eau dans les sols.

Les travaux indiquent cependant que l'efficacité de l'utilisation de l'eau par les plantes s'affaiblit avec l'augmentation de la durée des périodes de sécheresse. Ceci suggère que les végétaux pourraient atteindre un "seuil d'efficacité" quant à leur adaptabilité à la disponibilité de l'eau, avec une diminution de la capacité de résilience des plantes. Ce seuil pourrait perturber la consommation en eau des plantes et limiter sévèrement la production végétale en cas de sécheresse prolongée. Par ailleurs, lorsque cette limite est atteinte, les plantes, qui ont manqué d'eau durant une période trop longue, ne sont plus capables de s'adapter à de fortes précipitations. Les relevés indiquent que les régions sensibles et sèches du Sud-Ouest des Etats-Unis (Utah, Arizona, Nouveau-Mexique), constituées de prairies arides, seraient actuellement proches de leur limite d'adaptabilité à la disponibilité en eau.

Les scientifiques ont également utilisé ces données pour élaborer des prédictions sur la réponse des plantes aux changements climatiques futurs. Leurs résultats suggèrent que la capacité d'adaptation des écosystèmes diminuera au fur et à mesure que les régions seront soumises à des phénomènes de réchauffement entrainant une diminution des réserves en eau. Les zones de prairie, où les végétaux présents sont particulièrement sensibles aux conditions de chaleurs extrêmes et de longues sécheresses, devraient être les premières zones qui ne seront plus capables de s'adapter à la disponibilité en eau des sols.

Les données relevées dans cette étude, sur une période prolongée (1975-2009) et sur 43 sites répartis dans le monde entier, devraient permettre la mise en place de stratégies pour gérer les terres agricoles en fonction des variations de la disponibilité en eau des sols.

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Pour en savoir plus, contacts :

- [1] Les conséquences de la sécheresse aux Etats-Unis - 07/09/2012 - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70897.htm
- [2] Federal Advisory Committee Draft Climate Assessment Report Released for Public Review - 18/01/2013 - http://ncadac.globalchange.gov/
- [3] Ecosystem resilience despite large-scale altered hydroclimatic conditions - Guillermo E. Ponce Campos et al. - 20/01/2013 - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/RCVoD

Code brève
ADIT :
72341

Sources :

- USDA Studies Confirm Plant Water Demands Shift with Water Availability - Ann Perry - 22/01/2013, http://www.ars.usda.gov/is/pr/2013/130122.htm
- Plants adapt to drought but limits are looming, study finds - 22/01/2013 - http://phys.org/news/2013-01-demands-shift-availability.html
- Climate change to profoundly affect the Midwest in coming decades - Jim Erickson - 18/01/2013 - http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-01/uom-cct011813.php

Rédacteurs :

- Cécile Camerlynck, deputy-agro.mst@consulfrance-chicago.org;
- Adèle Martial, attache-agro.mst@consulfrance-chicago.org;
- Retrouvez toutes nos activités sur http://france-science.org

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Origine :

BE Etats-Unis numéro 321 (22/02/2013) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/72341.htm
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