Toundra -Tundra

Toundra
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Toundra au Groenland
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Carte montrant la toundra arctique
Géographie
Zone 11 563 300 km 2 (4 464 600 milles carrés)
Type de climat HE

En géographie physique , la toundra ( / ˈ t ʌ n d r ə , ˈ t ʊ n -/ ) est un type de biome où la croissance des arbres est entravée par des températures glaciales et de courtes saisons de croissance. Le terme toundra vient du russe тундра ( toundra ) du mot Kildin Sámi тӯндар ( tūndâr ) qui signifie «hauts plateaux», «étendue de montagne sans arbres». Il existe trois régions et types de toundra associés : la toundra arctique, la toundra alpine, et la toundra antarctique.

La végétation de la toundra est composée d' arbustes nains , de carex , de graminées , de mousses et de lichens . Des arbres épars poussent dans certaines régions de la toundra. L' écotone (ou région limite écologique) entre la toundra et la forêt est connue sous le nom de limite forestière ou ligne forestière. Le sol de la toundra est riche en azote et en phosphore . Le sol contient également de grandes quantités de biomasse et de biomasse décomposée qui ont été stockées sous forme de méthane et de dioxyde de carbone dans le pergélisol , faisant du sol de la toundra un puits de carbone . Alors que le réchauffement climatique réchauffe l'écosystème et provoque le dégel du sol, le cycle du carbone du pergélisol s'accélère et libère une grande partie de ces gaz à effet de serre contenus dans le sol dans l'atmosphère, créant un cycle de rétroaction qui augmente le changement climatique.

Arctique

La toundra arctique se trouve dans l'extrême hémisphère nord, au nord de la ceinture de taïga . Le mot "toundra" se réfère généralement uniquement aux zones où le sous-sol est du pergélisol , ou un sol gelé en permanence. (Il peut également faire référence à la plaine sans arbres en général afin que le nord du Sápmi soit inclus.) La toundra de pergélisol comprend de vastes zones du nord de la Russie et du Canada. La toundra polaire abrite plusieurs peuples qui sont pour la plupart des éleveurs de rennes nomades, tels que les Nganasan et les Nenets dans la zone de pergélisol (et les Sami en Sápmi ).

Toundra en Sibérie

La toundra arctique contient des zones de paysage austère et est gelée pendant une grande partie de l'année. Le sol y est gelé de 25 à 90 cm (10 à 35 po) de profondeur, ce qui empêche la croissance des arbres. Au lieu de cela, les terres nues et parfois rocheuses ne peuvent supporter que certains types de végétation arctique , des plantes basses telles que la mousse, la bruyère ( variétés d' Ericacées telles que la camarine noire et la busserole noire ) et le lichen .

Il y a deux saisons principales, l'hiver et l'été, dans les zones de toundra polaire. Pendant l'hiver, il fait très froid, sombre et venteux avec une température moyenne d'environ -28 ° C (-18 ° F), descendant parfois jusqu'à -50 ° C (-58 ° F). Cependant, les températures extrêmement froides sur la toundra ne descendent pas aussi bas que celles observées dans les zones de la taïga plus au sud (par exemple, les températures les plus basses de la Russie et du Canada ont été enregistrées dans des endroits au sud de la limite des arbres). Pendant l'été, les températures augmentent quelque peu et la couche supérieure de sol gelé de façon saisonnière fond, laissant le sol très détrempé. La toundra est couverte de marais, de lacs, de tourbières et de ruisseaux pendant les mois chauds. En général, les températures diurnes pendant l'été montent à environ 12 ° C (54 ° F), mais peuvent souvent descendre à 3 ° C (37 ° F) ou même en dessous de zéro. Les toundras arctiques font parfois l'objet de programmes de conservation de l'habitat . Au Canada et en Russie, bon nombre de ces zones sont protégées par un plan d'action national pour la biodiversité .

La toundra a tendance à être venteuse, avec des vents soufflant souvent à plus de 50–100 km/h (30–60 mph). Cependant, il ressemble à un désert, avec seulement environ 150 à 250 mm (6 à 10 po) de précipitations tombant par an (l'été est généralement la saison des précipitations maximales). Bien que les précipitations soient légères, l'évaporation est également relativement minime. Pendant l'été, le pergélisol dégèle juste assez pour permettre aux plantes de pousser et de se reproduire, mais comme le sol en dessous est gelé, l'eau ne peut pas descendre plus bas, de sorte que l'eau forme les lacs et les marais trouvés pendant les mois d'été. Il existe un schéma naturel d'accumulation de combustible et de feux de forêt qui varie en fonction de la nature de la végétation et du terrain. Des recherches en Alaska ont montré des intervalles de retour d'incendie (IRF) qui varient généralement de 150 à 200 ans, les zones de basses terres plus sèches brûlant plus fréquemment que les zones de hautes terres plus humides.

Un groupe de bœufs musqués en Alaska

La biodiversité de la toundra est faible : on y trouve 1 700 espèces de plantes vasculaires et seulement 48 espèces de mammifères terrestres, même si des millions d'oiseaux y migrent chaque année pour les marais. Il y a aussi quelques espèces de poissons. Il y a peu d'espèces avec de grandes populations. Les plantes notables de la toundra arctique comprennent le bleuet ( Vaccinium uliginosum ), la camarine noire ( Empetrum nigrum ), le lichen des rennes ( Cladonia rangiferina ), l'airelle ( Vaccinium vitis-idaea ) et le thé du Labrador ( Rhododendron groenlandicum ). Les animaux notables incluent le renne (caribou), le bœuf musqué , le lièvre arctique , le renard arctique , le harfang des neiges , le lagopède , le campagnol à dos roux du Nord , les lemmings , le moustique et même les ours polaires près de l'océan. La toundra est largement dépourvue de poïkilothermes tels que les grenouilles ou les lézards.

En raison du climat rigoureux de la toundra arctique, les régions de ce type ont connu peu d'activité humaine, même si elles sont parfois riches en ressources naturelles telles que le pétrole , le gaz naturel et l'uranium . Ces derniers temps, cela a commencé à changer en Alaska , en Russie et dans d'autres parties du monde : par exemple, l' Okrug autonome de Yamalo-Nenets produit 90 % du gaz naturel de la Russie.

Relation avec le réchauffement climatique

Une grave menace pour la toundra est le réchauffement climatique , qui provoque le dégel du pergélisol . Le dégel du pergélisol dans une zone donnée à l'échelle des temps humains (décennies ou siècles) pourrait changer radicalement les espèces qui peuvent y survivre. Cela représente également un risque important pour les infrastructures construites sur le pergélisol, comme les routes et les pipelines.

Dans les endroits où la végétation morte et la tourbe se sont accumulées, il existe un risque d'incendie de forêt, comme les 1 039 km 2 (401 milles carrés) de toundra qui ont brûlé en 2007 sur le versant nord de la chaîne Brooks en Alaska. De tels événements peuvent à la fois résulter du réchauffement climatique et y contribuer.

Les émissions de gaz à effet de serre

Les émissions de carbone provenant du dégel du pergélisol contribuent au même réchauffement qui facilite le dégel, ce qui en fait une rétroaction positive du changement climatique . Le réchauffement intensifie également le cycle de l'eau de l'Arctique, et l'augmentation des quantités de pluies plus chaudes est un autre facteur qui augmente les profondeurs de dégel du pergélisol. La quantité de carbone qui sera libérée des conditions de réchauffement dépend de la profondeur du dégel, de la teneur en carbone dans le sol dégelé, des changements physiques de l'environnement et de l'activité microbienne et végétale dans le sol. La respiration microbienne est le principal processus par lequel le vieux carbone du pergélisol est réactivé et pénètre dans l'atmosphère. Le taux de décomposition microbienne dans les sols organiques, y compris le pergélisol dégelé, dépend des contrôles environnementaux, tels que la température du sol, la disponibilité de l'humidité, la disponibilité des nutriments et la disponibilité de l'oxygène. En particulier, des concentrations suffisantes d'oxydes de fer dans certains sols de pergélisol peuvent inhiber la respiration microbienne et empêcher la mobilisation du carbone : cependant, cette protection ne dure que jusqu'à ce que le carbone soit séparé des oxydes de fer par les bactéries réductrices de fer, ce qui n'est qu'une question de temps sous le conditions typiques. Selon le type de sol, l'oxyde de fer (III) peut stimuler l'oxydation du méthane en dioxyde de carbone dans le sol, mais il peut également amplifier la production de méthane par les méthanotrophes : ces processus du sol ne sont pas encore entièrement compris.

Dans l'ensemble, la probabilité que l'ensemble du réservoir de carbone se mobilise et pénètre dans l'atmosphère est faible malgré les volumes importants stockés dans le sol. Bien que les températures augmentent, cela n'implique pas une perte complète du pergélisol et la mobilisation de l'ensemble du réservoir de carbone. Une grande partie du sol sous-jacent au pergélisol restera gelé même si le réchauffement des températures augmente la profondeur du dégel ou augmente le thermokarsting et la dégradation du pergélisol. De plus, d'autres éléments tels que le fer et l'aluminium peuvent adsorber une partie du carbone du sol mobilisé avant qu'il n'atteigne l'atmosphère, et ils sont particulièrement importants dans les couches de sable minéral qui recouvrent souvent le pergélisol. D'autre part, une fois que la zone de pergélisol dégèle, elle ne redeviendra pas du pergélisol pendant des siècles, même si l'augmentation de la température s'inverse, ce qui en fait l'un des exemples les plus connus de points de basculement du système climatique .

En 2011, des analyses informatiques préliminaires suggéraient que les émissions du pergélisol pourraient être équivalentes à environ 15 % des émissions anthropiques.

Un article sur les perspectives de 2018 traitant des points de basculement du système climatique activés autour de 2 degrés Celsius de réchauffement climatique a suggéré qu'à ce seuil, le dégel du pergélisol ajouterait 0,09 ° C supplémentaire aux températures mondiales d'ici 2100, avec une plage comprise entre 0,04 ° C et 0,16 ° C En 2021, une autre étude a estimé que dans un avenir où zéro émission serait atteinte suite à l'émission de 1000 Pg C supplémentaires dans l'atmosphère (un scénario où les températures restent généralement stables après la dernière émission ou commencent à décliner lentement), le carbone du pergélisol ajouter 0,06°C (avec une plage entre 0,02°C et 0,14°C) 50 ans après la dernière émission anthropique, 0,09°C (avec une plage entre 0,04°C et 0,21°C) 100 ans plus tard et 0,27°C (avec une plage entre 0,12 et 0,49°C) 500 ans plus tard. Cependant, aucune des deux études n'a pu prendre en compte le dégel brutal.

En 2020, une étude des tourbières du nord du pergélisol (un plus petit sous-ensemble de l'ensemble de la zone de pergélisol, couvrant 3,7 millions de km 2 sur les 18 millions de km 2 estimés ) représenterait environ 1 % du forçage radiatif anthropique d' ici 2100, et que ce proportion reste la même dans tous les scénarios de réchauffement envisagés, de 1,5°C à 6°C. Il avait en outre suggéré qu'après 200 ans de plus, ces tourbières auraient absorbé plus de carbone qu'elles n'en avaient émis dans l'atmosphère.

Le sixième rapport d'évaluation du GIEC estime que le dioxyde de carbone et le méthane rejetés par le pergélisol pourraient représenter l'équivalent de 14 à 175 milliards de tonnes de dioxyde de carbone par 1 ° C de réchauffement. À titre de comparaison, en 2019, les émissions anthropiques de tout le dioxyde de carbone dans l'atmosphère s'élevaient à environ 40 milliards de tonnes.

En 2021, un groupe d'éminents chercheurs sur le pergélisol comme Merritt Turetsky avaient présenté leur estimation collective des émissions de pergélisol, y compris les processus de dégel brusque, dans le cadre d'un effort visant à plaider en faveur d'une réduction de 50% des émissions anthropiques d'ici 2030 comme étape nécessaire pour aider atteindre zéro net d'ici 2050. Leurs chiffres pour les émissions combinées de pergélisol d'ici 2100 s'élevaient à 150 à 200 milliards de tonnes d'équivalent dioxyde de carbone sous 1,5 degré de réchauffement, 220 à 300 milliards de tonnes sous 2 degrés et 400 à 500 milliards de tonnes si le réchauffement était autorisé dépasser 4 degrés. Ils ont comparé ces chiffres aux émissions actuelles extrapolées du Canada , de l' Union européenne et des États-Unis ou de la Chine , respectivement. Le chiffre de 400 à 500 milliards de tonnes équivaudrait également au budget restant d'aujourd'hui pour rester dans un objectif de 1,5 degrés. L'un des scientifiques impliqués dans cet effort, Susan M. Natali du Woods Hole Research Center , avait également dirigé la publication d'une estimation complémentaire dans un article du PNAS cette année-là, qui suggérait que lorsque l'amplification des émissions de pergélisol par le dégel brusque et les incendies de forêt est combiné avec la gamme prévisible d'émissions anthropiques dans un avenir proche, éviter le dépassement (ou "dépassement") de 1,5 degré de réchauffement est déjà peu plausible, et les efforts pour l'atteindre peuvent devoir compter sur des émissions négatives pour forcer la température à redescendre.

Une évaluation mise à jour en 2022 des points de basculement du climat a conclu qu'un dégel abrupt du pergélisol ajouterait 50% aux taux de dégel progressif et ajouterait 14 milliards de tonnes d'émissions d'équivalent dioxyde de carbone d'ici 2100 et 35 d'ici 2300 pour chaque degré de réchauffement. Cela aurait un impact sur le réchauffement de 0,04 °C pour chaque degré complet de réchauffement d'ici 2100, et de 0,11 °C pour chaque degré complet de réchauffement d'ici 2300. Il a également suggéré qu'entre 3 et 6 degrés de réchauffement (avec le chiffre le plus probable autour de 4 degrés) un effondrement à grande échelle des zones de pergélisol pourrait devenir irréversible, ajoutant entre 175 et 350 milliards de tonnes d'émissions d'équivalent CO 2 , soit 0,2 à 0,4 degrés, sur environ 50 ans (avec une fourchette entre 10 et 300 ans).

antarctique

Toundra sur les îles Kerguelen.

La toundra antarctique est présente en Antarctique et sur plusieurs îles antarctiques et subantarctiques, notamment la Géorgie du Sud et les îles Sandwich du Sud et les îles Kerguelen . La majeure partie de l'Antarctique est trop froide et sèche pour supporter la végétation, et la majeure partie du continent est couverte de champs de glace. Cependant, certaines parties du continent, en particulier la péninsule antarctique , ont des zones de sol rocheux qui abritent la vie végétale. La flore se compose actuellement d'environ 300 à 400 espèces de lichens, 100 mousses, 25 hépatiques et environ 700 espèces d'algues terrestres et aquatiques, qui vivent sur les zones de roches et de sols exposés autour du rivage du continent. Les deux espèces de plantes à fleurs de l' Antarctique, l'herbe à cheveux antarctique ( Deschampsia antarctica ) et la perle antarctique ( Colobanthus quitensis ), se trouvent dans les parties nord et ouest de la péninsule antarctique. Contrairement à la toundra arctique, la toundra antarctique manque d'une faune de grands mammifères, principalement en raison de son isolement physique des autres continents. Les mammifères marins et les oiseaux marins, y compris les phoques et les manchots, habitent des zones proches du rivage, et certains petits mammifères, comme les lapins et les chats, ont été introduits par les humains dans certaines des îles subantarctiques. L ' écorégion de la toundra des îles subantarctiques des Antipodes comprend les îles Bounty , les îles Auckland , les îles Antipodes , le groupe des îles Campbell et l ' île Macquarie . Les espèces endémiques de cette écorégion comprennent Corybas dienemus et Corybas sulcatus , les seules orchidées subantarctiques; le pingouin royal ; et l' albatros des Antipodes .

Il existe une certaine ambiguïté quant à savoir si les landes de Magellan , sur la côte ouest de la Patagonie , doivent être considérées comme de la toundra ou non. Le phytogéographe Edmundo Pisano l'a appelé toundra ( espagnol : toundra Magallánica ) car il considérait que les basses températures étaient essentielles pour limiter la croissance des plantes.

La flore et la faune de l'Antarctique et des îles Antarctiques (au sud du 60° de latitude sud) sont protégées par le Traité sur l'Antarctique .

Alpin

Toundra alpine dans les North Cascades de Washington , États-Unis

La toundra alpine ne contient pas d'arbres car le climat et les sols à haute altitude bloquent la croissance des arbres. Le climat froid de la toundra alpine est causé par les basses températures de l'air et s'apparente au climat polaire . La toundra alpine est généralement mieux drainée que les sols arctiques. La toundra alpine se transforme en forêts subalpines sous la limite des arbres; les forêts rabougries présentes dans l' écotone forêt-toundra (la limite forestière ) sont connues sous le nom de Krummholz .

La toundra alpine est présente dans les montagnes du monde entier. La flore de la toundra alpine est caractérisée par des plantes qui poussent près du sol, notamment des graminées vivaces , des carex , des plantes herbacées , des plantes en coussin , des mousses et des lichens . La flore est adaptée aux conditions difficiles de l'environnement alpin, qui comprennent les basses températures, la sécheresse, le rayonnement ultraviolet et une courte saison de croissance.

Classement climatique

Région de toundra avec fjords, glaciers et montagnes. Kongsfjorden, Spitzberg .

Les climats de toundra correspondent généralement à la classification climatique de Köppen ET , ce qui signifie un climat local dans lequel au moins un mois a une température moyenne suffisamment élevée pour faire fondre la neige (0 ° C (32 ° F)), mais aucun mois avec une température moyenne supérieure à 10 °C (50 °F). La limite froide rencontre généralement les climats EF de glaces et de neiges permanentes ; la limite de l'été chaud correspond généralement à la limite polaire ou altitudinale des arbres, où ils se classent dans les climats subarctiques désignés Dfd , Dwd et Dsd (hivers extrêmes comme dans certaines parties de la Sibérie ), Dfc typique en Alaska, au Canada, dans les régions montagneuses de la Scandinavie , la Russie européenne et la Sibérie occidentale (hivers froids avec des mois de gel).

Malgré la diversité potentielle des climats dans la catégorie ET impliquant des précipitations, des températures extrêmes et des saisons sèches et humides relatives, cette catégorie est rarement subdivisée. Les précipitations et les chutes de neige sont généralement faibles en raison de la faible pression de vapeur de l'eau dans l'atmosphère froide, mais en règle générale , l'évapotranspiration potentielle est extrêmement faible, permettant un terrain détrempé de marécages et de tourbières, même dans les endroits qui reçoivent des précipitations typiques des déserts des latitudes basses et moyennes. . La quantité de biomasse de la toundra indigène dépend davantage de la température locale que de la quantité de précipitations.

Lieux au climat de toundra

Toundra alpine
Toundra polaire

Voir également

Références

Lectures complémentaires

Liens externes