Refuge contre la sécheresse - Drought refuge
Un refuge contre la sécheresse est un site qui fournit de l'eau douce permanente ou des conditions humides aux plantes et aux animaux, agissant comme un habitat de refuge lorsque les zones environnantes sont touchées par la sécheresse et permettant aux écosystèmes et aux populations d'espèces principales de survivre jusqu'à ce que la sécheresse cesse. Les refuges contre la sécheresse sont importants pour la conservation des écosystèmes dans les endroits où les effets de la variabilité climatique sont exacerbés par les activités humaines.
La description
Les refuges de sécheresse fiables se caractérisent par la capacité de retenir suffisamment d'eau tout au long de la sécheresse, en ayant une qualité de l'eau suffisamment bonne pour maintenir la vie de l'écosystème qui ne sont pas soumis à des perturbations physiques et qui ont accès à l'habitat environnant, de sorte que les réfugiés puissent recoloniser les principaux l'habitat à la fin de la sécheresse.
Pour les poissons et les invertébrés aquatiques, un refuge contre la sécheresse peut être une piscine permanente isolée dans un ruisseau qui cesse de couler et se dessèche principalement pendant une période de sécheresse. Les zones humides permanentes peuvent servir de refuges de sécheresse non reproductifs pour une gamme d' oiseaux aquatiques qui nichent dans des lacs éphémères lorsqu'ils sont inondés.
«Le refuge contre la sécheresse est un lieu sûr qui persiste pendant une perturbation, le critère critique étant qu'après la perturbation, le refuge fournit un colon pour permettre aux populations de se rétablir».
Pour certaines espèces, le refuge est leur seule source d'eau et est nécessaire à leur survie. Pour les oiseaux et les taxons d'invertébrés, le refuge contre la sécheresse est non seulement nécessaire à la survie, mais contribue à leur succès reproducteur. Certains organismes sont capables de s'adapter à l'environnement en cas de sécheresse, mais il est extrêmement difficile de s'adapter à des traits qui seront bénéfiques pour la survie en cas de sécheresse prolongée.
Termes refuge et sécheresse
Le terme refugium (pluriel: refugia ) était à l'origine utilisé par les biologistes évolutionnistes pour désigner des refuges qui protégeaient des espèces entières contre les événements de perturbation à grande échelle temporelle et spatiale, tels que la glaciation ou les effets à long terme du changement climatique. Une perturbation implique une élimination temporaire de la biomasse entraînant une modification de l'environnement physique. Les écologistes à plus petite échelle utilisent maintenant ce terme comme synonyme du terme plus simple de refuge , pour définir des endroits qui protègent les populations de plantes ou d'animaux contre des perturbations à plus petite échelle, telles que les incendies, les inondations, les tempêtes ou les impacts humains. Les refuges sont les habitats ou les facteurs environnementaux qui confèrent une résistance et une résilience spatiales et temporelles aux communautés biotiques affectées par les perturbations. Ici, les effets négatifs des perturbations sont inférieurs à ceux des zones ou des périodes environnantes. Espèce tampon Refugia à long terme, alors qu'un refuge protège l'espèce à court terme.
Il existe d'autres utilisations du terme refuge , comme pour une réserve faunique ou un lieu exempt de prédateurs (refuge de prédation). Un refuge est un lieu ou une situation qui offre sécurité ou abri. Ici, les espèces sont peu affectées par les conditions climatiques changeantes.
Le manque de précipitations entraîne l'assèchement des écosystèmes aquatiques et entraîne une perturbation naturelle appelée sécheresse . Pour que les organismes puissent survivre à une sécheresse, la perturbation doit être minimale ou il doit y avoir un refuge contre la sécheresse disponible.
Effets de la sécheresse
La gravité d'une perturbation est mesurée par son intensité, sa durée et son temps de récupération. L'intensité et la durée influencent la force d'une perturbation et la probabilité de survie des organismes dans une zone. Le temps de rétablissement influe sur le niveau d'abondance et de composition du rétablissement dans un habitat perturbé jusqu'à ce que le prochain stimulus force les espèces à chercher un abri. Les perturbations, telles que la sécheresse, influencent les modèles spatiaux et temporels d'utilisation des refuges, ainsi que le rôle des refuges dans la dynamique communautaire. La variabilité des schémas de perturbation affecte les schémas d'utilisation des refuges et la structure communautaire. La diminution du temps entre les perturbations augmente l'utilisation du refuge jusqu'à ce qu'une certaine fréquence soit atteinte et que l'utilisation diminue en raison de l'affaiblissement de la résilience et de la résistance d'une espèce. La dégradation des refuges augmente la mortalité des espèces sensibles pendant les périodes de perturbation plus longues.
Les sécheresses réduisent la superficie et le volume, tout en augmentant les extrêmes de qualité physique et chimique de l' eau, tels que les niveaux de température, la concentration d'oxygène et les niveaux d'eau. Cela est lié aux interactions qui structurent les communautés de différentes espèces et affectent les taux de mortalité, de natalité et de migration. Lors d'une sécheresse , les espèces doivent chercher refuge ou avoir des adaptations qui fournissent un refuge.
Les extrêmes hydrologiques, tels que les inondations et la sécheresse , modifient les habitats. Les sécheresses entraînent non seulement la perte d'habitats, mais également des parcelles d'habitat isolées créées par la séparation des populations qui forment ensemble une métapopulation . L'augmentation de la densité des organismes est un autre résultat des sécheresses. L'augmentation de la densité des organismes entraîne des limitations des ressources, des limitations de mouvement, une concurrence accrue et une pression de prédation accrue. Les sécheresses provoquent également des changements dans les ressources alimentaires et la qualité de l'eau.
Fonction et importance des refuges contre la sécheresse
Les refuges contre la sécheresse protègent les populations végétales et animales des événements météorologiques extrêmes à mesure que les tendances climatiques évoluent. Ils servent d'endroits qui abritent des populations de plantes et d'animaux incapables de vivre ailleurs dans un paysage lors d'événements de perturbation, que ces événements soient saisonniers et relativement prévisibles, ou non. La capacité d' un habitat à servir de refuge dépend de la perturbation. La capacité d'un refuge à retenir l' eau devient essentielle pour le maintien de la plupart des populations. Des refuges de taille et de durée suffisantes maintiennent les populations, soutiennent la biodiversité et peuvent abriter des populations reliques . Ils sont d'une importance particulière lors de l' aridification croissante, alors que peu d'autres habitats appropriés subsistent. Le biote dépend fortement des refuges saisonniers. Les refuges augmentent le taux de survie et le temps de rétablissement des populations subissant une perturbation environnementale. L'efficacité d'un refuge est la capacité d'un refuge à remplir les critères liés à l'habitat. La connaissance des refuges dans les ruisseaux et rivières méditerranéens et semi-arides s'est accrue au cours de la dernière décennie.
Le processus de perturbation et le processus de recolonisation sont deux processus écologiques associés au fonctionnement des refuges. Le processus de perturbation transforme les emplacements en refuges et le processus de recolonisation reconstitue le paysage dans son ensemble une fois qu'une perturbation est passée. La recolonisation est motivée par la résistance , la survie locale dans les refuges de sécheresse, ou la résilience , une mortalité locale élevée avec des individus retournant dans les cours d'eau lorsque les conditions s'améliorent.
Les processus de perturbation, de formation de refuge, de fonction de refuge et de recolonisation se produisent à des échelles temporelles et spatiales variables. La distribution spatiale des refuges influence l'utilisation et la recolonisation. Les facteurs spatiaux seuls ont une petite contribution. Les refuges varient également en fonction de facteurs morphologiques et physico - chimiques ; la contribution est partagée. Les refuges peuvent être petits ou grands et peuvent être utilisés pendant de courtes ou de longues périodes.
Les refuges sont relatifs en fonction des adaptations des espèces , de l'échelle spatiale et temporelle et du régime de perturbation. De nombreuses influences relatives ne sont pas claires car chaque situation est différente. Les refuges de sécheresse sont importants pour maintenir la biodiversité à des échelles spatiales plus grandes.
Les eaux pérennes sont le refuge de sécheresse le plus important. En tant que refuges, ils nécessitent le moins d'investissements de la part des invertébrés fluviaux et possèdent la plus grande biodiversité . Les eaux de surface pérennes sont essentielles à la survie des macroinvertébrés et des poissons . Les différences de configuration longitudinale affectent l'emplacement et la fonction des refuges aquatiques pérennes.
L'occupation des refuges est prévisible en fonction des caractéristiques des espèces , mais tous les refuges appropriés au sein d'un système ne sont pas occupés. La structure des communautés de réfugiés est généralement constante car la réponse à une perturbation se répercute sur une espèce; la même espèce profite du même type de refuge. Les refugia jouent un rôle central dans la structuration des communautés. La plupart des taxons de ruisseau non pérennes semblent avoir plus d'un refuge potentiel contre la sécheresse. Le principal déterminant dont la sécheresse refuge une espèce dans un paysage sont ses traits intrinsèques .
Il existe des régions spécifiques (refuges) vers lesquelles les individus se déplacent pendant une sécheresse, et dans ces régions, il existe des caractéristiques spécifiques des sites utilisés comme refuges par différentes espèces. Une espèce peut utiliser plus d'un type de refuge au cours de son cycle de vie . Une variation dans l'utilisation des refuges est causée par la topographie , la sensibilité des espèces individuelles et la réponse aux perturbations. Les modèles d'utilisation des refuges sont influencés par le type de perturbation, le type d'espèce, la taille des parcelles, les occupants potentiels et l'emplacement. Ces modèles sont mal compris.
Les refuges de sécheresse forment des mosaïques d'habitat qui sont sujettes à une fragmentation accrue par régulation du débit. Certaines mosaïques sont plus vulnérables à l' eau abstraction que d' autres. Le séchage des mares se traduit par une mosaïque inégale de mares dans un canal sec dont l'aptitude varie selon les espèces et les stades de la vie. Différentes espèces préfèrent des piscines de différentes tailles dans différents endroits avec des propriétés physico-chimiques différentes . Les refuges avec une faible abondance d'espèces nécessitent moins d'efforts pour être adéquats que les divers refuges. La taille d'un bassin influence l'ensemble des espèces, le nombre total d'organismes et la structure de l'assemblage en raison de facteurs physico-chimiques. La richesse et l' abondance des espèces sont liées à la morphologie du bassin . L'ombre , l' emplacement et la composition du sol sont tous des facteurs contributifs. Les piscines très ombragées ont une eau plus froide, alors que les piscines légèrement ombragées ont des niveaux accrus de productivité primaire. Les grands refuges ont une abondance et un enrichissement accrus et sont susceptibles de persister pendant de longues perturbations.
Bien qu'utilisées rarement et ne contenant souvent que quelques individus pendant les années normales, les limites de l'aire de répartition peuvent servir de façon épisodique de refuges contre des événements météorologiques extrêmes ou des conditions telles que la sécheresse. Dans ces conditions extrêmes, la probabilité de survie, le succès de reproduction ou les deux sont plus élevés à la limite qu'au cœur de son aire de répartition.
L'utilisation des refuges est influencée par les caractéristiques de l'habitat, telles que les échanges hydroliques et le type de sédiments , la migration active ou l'utilisation passive de l'habitat et la morphologie, le comportement et la physiologie des espèces . Une baisse de l'utilisation des refuges est due à une diminution de l'efficacité de la réduction de la mortalité et à une réduction du temps alloué au rétablissement de la communauté, ce qui réduit le temps entre les perturbations.
Le mouvement vers et hors du refuge crée des flux prévisibles de biomasse et de nutriments . Ceci est important dans les réseaux trophiques et l' écosystème . Une quantité dense de nutriments en un seul endroit pendant une perturbation signifie une concurrence et une prédation accrues . Les taux de mortalité, de naissance , de migration et d'interactions entre les composants du biote qui se sont retirés dans les refuges sont affectés par la nature du refuge. L'étendue spatiale, le taux de séchage et les conditions physiques et chimiques ambiantes y contribuent tous.
Les refuges de sécheresse pour les algues sont largement répandus car la plupart des taxons des rivières méditerranéennes peuvent survivre à la dessiccation et montrent peu de spécificité pour les refuges, à condition que le séchage se produise lentement. Ils comprennent le biofilm sec sur les pierres et le bois, les paquets de feuilles sèches et les mares vivaces . Les refuges pour les macrophytes et le zooplancton comprennent généralement des banques d'œufs et de graines dans les rivières méditerranéennes et résistent à un séchage prolongé.
Importance de la connectivité des réfugiés
La sécheresse entraîne un changement dans l'espacement et les connexions des refuges à différentes échelles spatiales et temporelles. Les sécheresses perturbent la connectivité hydrologique et ont un impact sur les espèces résidentes en raison de la perte d'eau et de débit due à l'assèchement, à la réduction de l'habitat et à la reconfiguration. La distribution d'eau est limitée aux zones d'un réseau de cours d'eau. Les parcelles d'habitat conçues par les membres de la communauté servent de refuges cruciaux pour les autres membres. Les sentiers et les étangs creusés par certaines espèces, comme les alligators , permettent une dispersion dans les refuges. L'échange hydrolique permet le mouvement de l' eau , des nutriments et des organismes vers un refuge. Les populations d' organismes sessiles , comme la flore et la faune dans les refuges aquatiques pérennes, ne peuvent pas persister indéfiniment sans connexions hydrologiques entre les refuges. Les organismes mobiles, comme les poissons, se déplaceront dans un refuge s'il n'y a pas de barrières, comme des obstructions physiques (ex: barrages , bassins isolés), des facteurs biotiques (ex: prédation, compétition) et des facteurs physico-chimiques (ex: faibles niveaux d'oxygène dissous) .
Lors de perturbations à plus petite échelle et à plus court terme, les populations à l'intérieur des refuges ne sont pas nécessairement coupées de celles des autres refuges ou de celles d'autres paysages non perturbés , de sorte que des échanges génétiques peuvent encore se produire ou se produiront pendant des parties du cycle de vie non contraintes par la perturbation. . Dans ces circonstances, il est peu probable que la survie d'une espèce dépende d'un seul refuge. Les processus de rétablissement doivent restaurer la connectivité afin que la migration puisse se produire des refuges vers de nouvelles parcelles d'habitat. Les cours d'eau à écoulement permanent peuvent servir de refuges contre la sécheresse pour les cours d'eau voisins, même s'ils ne leur sont pas reliés hydro logiquement. Les réfugiés doivent être connectés hydrologiquement aux moments appropriés. Pour les insectes , les refuges sur un ruisseau peuvent soutenir la recolonisation sur les ruisseaux adjacents qui ne sont pas connectés hydrologiquement, ce qui peut également nécessiter une planification de la conservation à travers les limites du bassin versant.
La sécheresse de 1996 à 2009 a eu un impact important sur le bassin Murray-Darling, dans le nord de l'Australie (Murphy et Timbal 2007; Umenhofer et al. 2009). Lorsque cette sécheresse s'est produite, elle a asséché les zones humides et les réserves d'eau (le refuge contre la sécheresse). Pour de nombreuses espèces d'oiseaux et de poissons, le refuge est la seule eau douce disponible. Le plan d'eau sert de nourriture et d'abri; par conséquent, il doit être conservé. Les refuges de sécheresse sont susceptibles de maintenir la biodiversité à des échelles spatiales plus grandes telles que des groupes de ruisseaux ou des réseaux de drainage entiers. Chester, ET et Robson, BJ (2011), Refuges de sécheresse, échelle spatiale et recolonisation par les invertébrés dans les cours d'eau non pérennes. Freshwater Biology, 56: 2094–2104.
Différents types de refuge contre la sécheresse
Une espèce peut utiliser plus d'un type de refuge au cours de son cycle de vie . Les refugia peuvent être des caractéristiques physiques d'organismes comme un comportement à court terme ou une adaptation évolutive à long terme . Les animaux et les plantes ont des mécanismes pour augmenter la résistance (survie) et la résilience (récupération) aux perturbations physiques. Ils développent des adaptations comme la morphologie , la physiologie , le comportement . Les adaptations des organismes physiques comprennent une capacité à estiver , l'orientation de la bouche qui permet de respirer de l'oxygène à la surface de l'eau, une armure corporelle et des épines venimeuses. Les méthodes d'adaptation des espèces mobiles comprennent le comportement de recherche de refuge; ils recherchent des parcelles d' habitat qui soulagent le stress physiologique et réduisent la mortalité. Le recours à la dispersion améliore la résilience au changement climatique à court terme, mais sur des échelles de temps plus longues, cela ne protégera pas la biodiversité des macro- invertébrés contre la dégradation des refuges à l'échelle du paysage.
La zone hyporhéique , une région le long des cours d'eau où les eaux souterraines se mélangent aux eaux de surface, est un refuge important pour les organismes immobiles, comme les algues . La zone hyporhéique protège du gel, des températures élevées et de la pollution . Il réduit les déplacements grâce à son écoulement lent et relativement stable. Dans une zone hyporhéique, l'eau libre est retenue et les invertébrés restent submergés. Il a été démontré que la zone hyporhéique contribue aux colons lorsque les écoulements de surface recommencent.
Les eaux pérennes, qu'il s'agisse de mares, de suintements ou de sections de ruisseaux, se sont révélées à maintes reprises être les principaux refuges. Des sections de cours d'eau à écoulement permanent et des bassins pérennes agissent comme des refuges contre la sécheresse pour une zone plus large du paysage que le ruisseau sur lequel ils se trouvent. Les refuges d'une taille suffisante pour maintenir des populations entières , tels que des tronçons à écoulement permanent, sont susceptibles d'être les plus importants et peuvent, pendant l' aridification , devenir des refuges contenant des populations relictuelles. Les mares pérennes et l'eau à écoulement permanent abritent généralement la plus grande diversité de taxons de macro-invertébrés, car elles nécessitent le moins d'investissement de la part des invertébrés.
Menaces et conservation
Parce que la sécheresse refuges peuvent fournir les seuls sites permettant aux populations de persister en période de sécheresse, ils sont très vulnérables aux facteurs qui influent sur la qualité de l' eau tels que la pollution de l' eau et la sédimentation du anthropique ruissellement . Par conséquent, dans les zones sujettes à des sécheresses intermittentes, la conservation de l'habitat nécessite l'identification et la protection des refuges de sécheresse.
La sécheresse est spécifique à certaines régions et zones climatiques. Le changement climatique dans de nombreuses régions méditerranéennes peut prolonger les périodes de sécheresse et menacer les refuges. La capacité des refuges pérennes à soutenir la biodiversité peut être gravement compromise en raison de l'augmentation de la température de l'eau, de la réduction de la qualité des refuges en dépassant la tolérance thermique des invertébrés ou en provoquant l' anoxie dans les bassins des cours d'eau et la dégradation environnementale existante de nombreux cours d' eau pérennes .
Les sécheresses ont la capacité de réduire les produits agricoles et de causer des pertes de récoltes et de vies. Par conséquent, réserver le refuge est d'une extrême importance à plus d'un titre. Afin de conserver le refuge contre la sécheresse pour ces espèces, des mesures doivent être prises pour avoir des effets à court et à long terme que la sécheresse a sur les espèces qui y vivent pour survivre. En Californie, les efforts pour conserver le refuge contre la sécheresse là-bas incluent la réservation d'eau lorsque cela est possible. La conservation de l'eau est faite pour les populations d'oiseaux migrateurs (National Wildlife Refuge; 1er mars 2016). Le National Wildlife Refuge participe également au fauchage, au décapage, à la pulvérisation et aux brûlages contrôlés. Ces mesures sont prises dans un effort pour empêcher la végétation non indigène de pousser; ce type de végétation pousse généralement l'indigène en période de sécheresse. Ainsi, permettant à la végétation indigène de survivre pendant la sécheresse, les espèces dépendantes se nourrissent de la végétation disponible. La loi sur l'eau propre a été adoptée afin de protéger les eaux américaines de la pollution. Bien que la loi ne protège pas toutes les eaux, elle protège de nombreux plans d'eau. Lorsque les refuges de sécheresse sont pollués, ils deviennent un danger encore plus grand pour les espèces d'habitation. La loi sur l'eau propre n'est qu'une étape dans le nettoyage des eaux et la sauvegarde des refuges contre la sécheresse "(The Clean Water Rule; National Wildlife Organization)."
Les menaces continues à la conservation du refuge contre la sécheresse comprennent: la sédimentation, le pompage des points d'eau et le manque de structure de l'eau, il n'est pas à proximité d'autres plans d'eau. Ceux-ci, bien sûr, conduisent à des situations où il y a une diminution extrême de la disponibilité de l'eau. À mesure que la disponibilité de l'eau diminue, cela augmente les chances de disparition des espèces dépendantes.
Les aquifères souterrains soutiennent les refuges de sécheresse pour les écosystèmes tributaires de l'eau. La pollution et la surextraction des eaux souterraines sont toutes deux problématiques car elles réduisent leur capacité à soutenir les refuges de sécheresse alimentés par les eaux souterraines. La surextraction abaisse la nappe phréatique et dégrade les écosystèmes dépendants de l'eau . La surexploitation se produit souvent dans les zones où les eaux de surface sont rares et où les sécheresses sont fréquentes; là où les refuges et refuges d'eaux souterraines sont les plus importants. Les perturbations causées par l'homme peuvent imiter les effets de la sécheresse, comme le prélèvement d'eau et les barrages. Les modifications artificielles des canaux menacent la zone hyporhéique en tant que refuge.
La salinisation des eaux souterraines compromet les propriétés tampons. Le défrichage de la végétation, associé à l' irrigation , pose de graves problèmes. L'irrigation augmente la nappe phréatique et mobilise les sels, et le défrichement lui permet d'entrer en contact avec les habitats aquatiques et la végétation. Cela met l'accent sur les espèces non adaptées à une salinité élevée. Des niveaux élevés de salinité réduisent l'absorption d'eau par les plantes, en provoquant la fermeture stomatique, réduisant la photosynthèse . Les forêts subissent un déclin dans les zones à forte salinité et à faible profondeur des eaux souterraines parce que ces conditions les rendent plus vulnérables aux sécheresses. Les forêts subissent un déclin dans les zones à forte salinité et à faible profondeur des eaux souterraines, ce qui les rend plus vulnérables aux sécheresses.
Il faut se concentrer davantage sur les efforts de conservation. La connaissance des fonctions des refuges est essentielle pour comprendre leur rôle dans la conservation de la biodiversité , en particulier des espèces sensibles au climat. Surtout dans les régions où le changement climatique augmente la fréquence et la durée des périodes sèches. Pour conserver au mieux les espèces confrontées à des événements météorologiques extrêmes, il est nécessaire d'identifier les conditions qui «poussent» les espèces et, plus important encore, d'identifier les sites de refuge vers lesquels les individus se déplacent. Les cours d'eau et les mares pérennes peuvent être d'une importance cruciale pour le maintien de la biodiversité au sein d'une mosaïque d'habitats de cours d'eau avec des régimes d'écoulement plus secs. La protection des refuges contre la sécheresse doit mettre l'accent principalement sur la protection des eaux de surface pérennes et des lisières des pâturages dans ce paysage. Les approches de conservation des systèmes fluviaux devront se concentrer sur l'identification et la conservation des refuges ainsi que sur le maintien de la connectivité des refuges, la réduction des impacts d'autres perturbations sur ces systèmes et le maintien des modèles d'écoulement saisonniers prévisibles.
Les rejets des réservoirs d'hydroélectricité pourraient être utilisés pour abaisser la température de l'eau des rivières ou pour reconstituer des tronçons de débit autrefois pérenne, créant ainsi des refuges pour le biote fluvial. De plus, il est plus avantageux de se concentrer sur le maintien de la qualité des eaux souterraines que de se concentrer sur les ressources en eau de surface. La revégétalisation peut réduire la pollution de l' eau dans les eaux souterraines et de surface, au profit de la biodiversité. Il y a de plus en plus de preuves que les habitats créés par les humains, tels que les canaux, les fossés et les étangs de ferme, peuvent soutenir la biodiversité d'eau douce et, par conséquent, ont le potentiel de fournir des refuges. Ils peuvent empêcher des organismes plus gros, comme les poissons, de s'échouer à mesure que les niveaux d'eau diminuent. Si la préservation des refuges est cruciale pour fournir des sources de recolonisation, elle n'est pas suffisante si les colons ne peuvent pas se rendre du refuge aux parcelles d'habitat propices à la colonisation.
À l'inverse, là où la gestion des espèces nuisibles est nécessaire, les contrôler dans leurs refuges de sécheresse pendant les sécheresses peut être plus rentable que la lutte à grande échelle à d'autres moments. Un exemple de ceci est le contrôle des lapins dans les régions arides et semi-arides d' Australie .