Yale Environment 360
Les écosystèmes de savane de l’Afrique – qui comprennent les plaines parsemées d’épineux du Serengeti, les zones boisées ouvertes du parc national Kruger et les savanes sèches de sable rouge du Kalahari – occupent environ 70 % du continent au sud du désert du Sahara. Et les preuves s’accumulent que ces paysages emblématiques et riches en biodiversité sont en train de changer, car l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère alimente la croissance des arbres au détriment des herbes, ce qui conduit à un paysage de plus en plus boisé.
Une étude menée en 2012 sur des parcelles expérimentales dans les savanes sud-africaines – où les incendies, les précipitations et la pression des herbivores sont restés constants pendant des décennies – montre de fortes augmentations de la masse des plantes ligneuses, que les auteurs attribuent principalement à ce qu’on appelle « l’effet de fertilisation par le CO2 », l’amélioration de la croissance des plantes causée par l’augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique. Une étude de modélisation publiée dans la revue Nature l’année dernière décrit une évolution récente et rapide de vastes zones de prairies et de savanes africaines vers des zones boisées à la végétation plus dense, une tendance qui devrait s’accélérer au cours des prochaines décennies avec l’augmentation des concentrations atmosphériques de CO2. Il y a déjà des signes que les animaux de pleine nature comme le guépard souffrent à mesure que la savane devient plus boisée.
Cette tendance ne se limite pas à l’Afrique. Une étude australienne publiée le mois dernier, qui s’est appuyée en partie sur des données satellitaires, conclut que la couverture de feuillage dans les zones chaudes et arides du monde entier a augmenté d’environ 11 % au cours des trois dernières décennies en raison de l’augmentation des niveaux de CO2. Randall Donohue et ses collègues de l’agence scientifique nationale australienne, connue sous le nom de CSIRO, et de l’Université nationale australienne ont déclaré que l’effet de fertilisation par le CO2 « est maintenant un processus de surface terrestre significatif » qui façonne les écosystèmes dans de grandes parties de la planète.
Guy Midgley, un éminent chercheur sud-africain sur le climat, auteur de plusieurs articles sur la fertilisation par le CO2, a déclaré que l’augmentation du verdissement des zones arides décrite dans l’article australien est « phénoménale ». L’étude, a-t-il dit, est un ajout précieux à un ensemble croissant de preuves que la concentration croissante de dioxyde de carbone atmosphérique modifie directement les écosystèmes terrestres, indépendamment de l’augmentation de la température.
Bien que certains puissent considérer une augmentation de la croissance des plantes du désert comme positive, une expansion de la végétation ligneuse dans les savanes et les prairies pourrait avoir de graves effets négatifs, a averti Midgley. Elle pourrait menacer les populations d’animaux sauvages et les réserves d’eau, car les arbres et les arbustes utilisent plus d’eau que les graminées. Cela pourrait même amplifier le réchauffement climatique, car les arbres, étant généralement plus foncés que les herbes, peuvent absorber davantage de radiations solaires.
Les savanes sont le résultat d’une bataille pour l’espace vital entre les herbes et les arbres qu’aucun des deux camps n’a gagné.
Les savanes peuvent être considérées comme le résultat d’une bataille pour l’espace vital entre les herbes et les arbres qu’aucun des deux camps n’a gagné, a déclaré Midgley, directeur en chef de la division du changement climatique et de la bioadaptation de l’Institut national sud-africain de la biodiversité. Si les herbes gagnent la bataille, il en résultera des prairies sans arbres. Si les arbres devaient l’emporter, la savane deviendrait une forêt de plus en plus dense. De nombreuses savanes africaines se trouvent dans des zones où les précipitations sont suffisantes pour que la forêt soit dense, mais le feu et les grands herbivores, tels que les éléphants, font constamment reculer les arbres, ce qui permet aux herbes de pousser et de maintenir un équilibre approximatif entre les deux parties. L' »empiètement de la brousse » observé sur de vastes étendues d’Afrique australe au cours des dernières décennies est un exemple de rupture de l’équilibre entre les herbes et les arbres, dit-il.
Au cours des dernières décennies, sur de vastes étendues d’Afrique australe, les éleveurs et les gestionnaires de la faune ont remarqué une augmentation de la végétation ligneuse. Les arbustes et les arbres ont envahi les prairies, les transformant en savanes. Les savanes sont devenues plus densément boisées, parfois de manière impénétrable. Des preuves anecdotiques et des photographies de séries chronologiques indiquent que cette tendance s’est accélérée dans les années 1980, et à la fin de cette décennie, « l’empiètement de la brousse » était un terme couramment utilisé pour désigner ce qui se passait dans les parcours et les zones de vie sauvage à travers le sous-continent.
La Namibie, un pays généralement aride et peu peuplé situé au nord-ouest de l’Afrique du Sud, a été particulièrement touchée ; environ 26 millions d’hectares (64 millions d’acres) du pays ont été envahis par des plantes ligneuses indésirables, qui étouffent les zones de pâturage. Comme les arbres utilisent plus de pluie que les herbes, ils réduisent aussi considérablement la recharge des nappes phréatiques et le ruissellement dans les rivières. La disparition des prairies est l’une des raisons pour lesquelles la production de viande bovine du pays est aujourd’hui inférieure de 50 à 70 % aux niveaux des années 1950, selon certaines estimations. L’empiètement de la brousse coûte à la petite économie de la Namibie jusqu’à 170 millions de dollars par an.
Les changements dans les savanes affectent également la faune. Les défenseurs de la nature en Namibie, qui abrite la plus grande population restante de guépards au monde, ont commencé à trouver des guépards affamés avec de graves blessures aux yeux il y a une vingtaine d’années. Non seulement leurs proies, les antilopes des plaines, sont évincées par les arbres, mais les guépards – qui préfèrent chasser dans des zones ouvertes où ils peuvent exploiter leur fameuse vitesse – sont également aveuglés par les épines des plantes ligneuses qui envahissent le paysage.
Les ornithologues qui étudient le vautour du Cap, un charognard menacé d’Afrique australe, ont découvert qu’il évite de chercher les carcasses d’animaux au-dessus des zones envahies par les buissons. Les vautours du Cap sont des oiseaux grands et lourds qui ont besoin d’une longue course au décollage pour s’élancer dans les airs. Pour éviter de devenir un repas pour les prédateurs, il semble que les vautours n’atterrissent tout simplement pas là où la brousse semble trop dense pour qu’ils puissent redécoller. L’espèce, autrefois nombreuse en Namibie, ne s’y reproduit plus.
Dans les années 1980 et 1990, l’opinion prédominante était que la mauvaise gestion des terres, en particulier le surpâturage, était la principale cause de l’empiètement de la brousse, car les arbres colonisent facilement les parcelles de terre nue créées lorsque trop de moutons et de bovins détruisent les herbes vivaces. Certains experts ont toutefois noté que les exploitations agricoles bien gérées souffraient aussi souvent de l’empiètement de la brousse. Bien que le surpâturage puisse contribuer à l’empiètement de la brousse, ils ont estimé qu’un changement environnemental plus important aidait les plantes ligneuses à dominer les herbes.
En 2000, Midgley s’est associé à William Bond, un écologiste de l’Université du Cap, pour publier un article proposant un mécanisme par lequel l’augmentation du CO2 atmosphérique pourrait favoriser les arbres par rapport aux herbes dans leur bataille pour le territoire dans les savanes africaines. Dans ces savanes, les herbes sont plus inflammables et plus tolérantes au feu que les arbres – elles transportent le feu dans le paysage et repoussent rapidement après un incendie, nécessitant moins de temps (et moins d’eau, de nutriments du sol et de carbone atmosphérique) pour atteindre la maturité que les arbres.
Pour s’établir dans le paysage, les arbres des savanes doivent atteindre une hauteur d’environ quatre mètres pour éviter que leurs tiges et leurs couronnes soient détruites par le feu alimenté par les herbes. En d’autres termes, les arbres ne s’établissent que s’ils bénéficient d’une pause du feu suffisamment longue pour construire des tiges suffisamment hautes pour pousser bien au-dessus de la zone des flammes. (De nombreux arbres de la savane africaine ne sont pas carrément tués par le feu, mais repoussent à partir des racines après avoir vu leurs parties aériennes détruites.)
En supplantant les herbes pour l’eau, les nutriments et la lumière, les arbres commencent à prendre le contrôle du paysage.
Des recherches antérieures ont montré que les arbres de la savane prennent habituellement quatre ans ou plus pour atteindre une hauteur à l’épreuve du feu, mais la plupart des savanes africaines brûlent tous les un à trois ans, donc ce n’est que lorsqu’il y a une pause rare et plus longue que la normale entre les feux que les arbres peuvent arriver à maturité. Plus de CO2 dans l’air signifie que les arbres peuvent théoriquement construire leurs tiges et leurs racines, qui consomment beaucoup de carbone, plus longtemps, plus épais et plus rapidement. Bond et Midgley ont émis l’hypothèse que, de ce fait, les arbres pourraient croître et repousser plus rapidement après un incendie qu’il y a quelques décennies, lorsque le niveau de CO2 atmosphérique était plus faible, ce qui augmenterait leurs chances d’atteindre une hauteur résistante au feu. Ensuite, en supplantant les herbes pour l’eau, les nutriments et la lumière, les arbres pourraient dominer le paysage.
Plus récemment, pour vérifier si les arbres de la savane poussent effectivement plus vite lorsque les concentrations atmosphériques de CO2 augmentent, Bond et le collègue de Midgley, Barney Kgope, ont fait pousser des semis d’arbres et d’herbes de la savane africaine dans des chambres qui lui permettaient de faire varier les niveaux de CO2 dans l’air autour des plantes. Les résultats, publiés en 2010, sont frappants. Certains arbres de savane cultivés dans une atmosphère contenant 370 parties par million (ppm) de dioxyde de carbone (un peu moins que le niveau actuel de 400 ppm) ont poussé plus de deux fois plus vite que les mêmes espèces cultivées dans l’atmosphère préindustrielle de 280 ppm de CO2. Non seulement les arbres cultivés à 370 ppm étaient plus grands que ceux cultivés dans des concentrations préindustrielles de CO2, mais ils avaient de plus grosses épines pour les protéger des herbivores et des systèmes racinaires beaucoup plus étendus que leurs homologues préindustriels. Elles étaient devenues, selon les termes de Bond, des « super-arbres »
Le chercheur Donohue a déclaré que, bien que les images satellites utilisées dans sa nouvelle étude australienne ne fassent pas la distinction entre les herbes vertes et les plantes ligneuses vertes, les tendances que lui et ses collègues ont observées étaient cohérentes avec une augmentation générale de la biomasse végétale à travers l’Afrique en raison de la fertilisation au CO2. Bien que certains organes de presse aient rapporté les résultats de son étude comme démontrant un « bon côté » du changement climatique parce que les déserts « verdissent », Donohue a mis en garde contre cette interprétation unilatérale. « Il y aura des gagnants et des perdants », a-t-il dit, car l’augmentation de la végétation dans certaines zones arides pourrait bien accroître la biodiversité locale, mais aussi nuire aux espèces adaptées aux habitats moins végétalisés.
Guy Midgley a une vision plus pessimiste de l’influence apparemment croissante du CO2 atmosphérique. « Nous aimons nos écosystèmes non forestiers », a-t-il déclaré, notant qu’outre les impacts qu’une augmentation des plantes ligneuses aura sur la faune des prairies et l’élevage du bétail, les prairies du pays forment des bassins versants qui alimentent des rivières vitales pour l’économie. Des études montrent que les rendements en eau des bassins versants des prairies sud-africaines diminuent considérablement lorsqu’elles sont envahies par des arbres exotiques, une des raisons pour lesquelles le gouvernement dépense des millions de dollars par an pour les éliminer.
« Nous sommes dans un nouveau monde courageux du point de vue des plantes – c’est un peu effrayant », dit un scientifique.
Les écologistes sud-africains tentent de trouver la meilleure façon d’empêcher les arbres de prendre le contrôle des savanes, peut-être avec des « tempêtes de feu » – des feux contrôlés allumés lors de journées chaudes et sèches pour maximiser la chaleur qu’ils génèrent – ou un éclaircissement soigneux des arbres. Mais les feux super chauds pourraient avoir leurs propres effets négatifs sur les écosystèmes, et l’éclaircissement manuel pourrait être trop coûteux.
Midgley a déclaré qu’en atteignant le niveau actuel de 400 ppm de dioxyde de carbone atmosphérique, « nous avons fait reculer l’horloge de l’évolution de 5 millions d’années en moins d’un siècle. C’est un changement massif dans le fonctionnement de nos écosystèmes ». Il a noté que le CO2 atmosphérique pourrait atteindre 600 ppm d’ici 2100, un niveau vu pour la dernière fois à l’époque de l’Éocène, il y a 34 à 55 millions d’années, lorsque les forêts couvraient presque toute la planète et bien avant l’évolution des herbes modernes et des grands mammifères de savane que nous connaissons aujourd’hui.
« Nous sommes dans un nouveau monde courageux du point de vue des plantes », a déclaré William Bond. « C’est un peu effrayant. Nos animaux de plaine ont le dos au mur ». Les nouveaux arbres envahissants ne feront rien de significatif pour lutter contre le changement climatique, a-t-il ajouté, car ils constituent un puits de carbone négligeable en termes globaux.