Les plantes alpines réagissent au changement climatique

Un simple coup d'œil sur la pente vertigineuse suffit à créer une sensation vertigineuse d'être en l'air. En contrebas, on aperçoit la ville de Coire, avec ses petites voitures qui roulent parmi les maisons miniatures. En gardant fermement le volant, Jake Alexander remonte la route parsemée de nids de poule, qui est souvent trop étroite pour laisser passer deux véhicules.

Sa destination est Chrüzboden, une prairie alpine située au-dessus de la limite des arbres, sur le pic Haldenstein du massif du Calanda, à quelque 2000 mètres d'altitude. Il s'agit d'une excursion populaire d'une journée depuis Coire, mais Jake Alexander est ici en tant que professeur assistant d'écologie végétale à l'ETH Zurich. Depuis une quinzaine d'années, il mène des expériences pour mieux comprendre les effets du changement climatique sur la flore alpine.

Le Calanda est l'endroit idéal pour ce type de recherche. Sur 5 kilomètres, il englobe toute la gamme des zones de végétation altitudinales des Alpes, depuis la zone des collines au fond de la vallée jusqu'à la ceinture alpine à son sommet de 2800 mètres. L'ensemble du massif est remarquablement uniforme, tant du point de vue de l'aspect que de la géologie, et toute la région est facilement accessible depuis Zurich. «Nous devrions vraiment créer une station de recherche alpine ici; ce serait fantastique!» déclare Jake Alexander.

Pour couvrir l'ensemble des zones altitudinales, lui et ses collègues ont mis en place plusieurs sites expérimentaux à différentes altitudes. Le plus haut, Chrüzboden, se trouve à 2000 mètres, le plus bas à 1000 mètres. Les autres sites sont situés à 200 mètres d'intervalle entre les deux.

Après une montée de quelque 1400 mètres et d'innombrables virages en épingle à cheveux, nous atteignons enfin Chrüzboden. C'est le mois de juin, et les vaches broutent parmi des fleurs de toutes formes et de toutes teintes, serpentant entre des taches jaunes, roses et violettes.

Jake Alexander gare la voiture et se dirige vers une parcelle de prairie protégée du bétail par une clôture électrique. À l'intérieur de la zone clôturée se trouvent ses parcelles de recherche. Certaines d'entre elles sont enfermées dans des chambres en plexiglas à toit ouvert, qui fournissent un chauffage passif pour simuler le réchauffement de la planète.

L'équipe de recherche étudie comment les communautés végétales de haute altitude réagissent lorsqu'elles sont confrontées à des espèces qui se déplacent vers le haut à partir d'altitudes plus basses. Des recherches antérieures ont montré que, en moyenne, les régions montagneuses se réchauffent deux fois plus vite que le reste du monde. Cela crée un potentiel pour certaines espèces d'étendre leur habitat, soit à des altitudes plus élevées, soit à des latitudes plus élevées comme dans l'Arctique. Les études antérieures de Jake Alexander ont montré que, souvent, les plantes alpines ne semblent pas affectées par le réchauffement climatique lui-même, mais qu'elles peuvent avoir du mal à faire face à la concurrence des nouvelles espèces qui migrent vers le haut de la montagne.

Plus grand et plus rapide

Tôt ou tard, cela pourrait entraîner des changements dans la composition des espèces des communautés végétales alpines et subalpines actuelles. De nouvelles espèces signifient de nouvelles interactions - et comme les plantes des plaines sont plus grandes et poussent plus vite, elles laissent littéralement dans l'ombre les espèces alpines plus petites. «Un climat plus chaud leur donne un avantage concurrentiel et elles menacent de déplacer les espèces alpines», explique Jake Alexander.

Les espèces qui migrent vers les sommets sont généralement confrontées à une moindre concurrence pour l'espace, la lumière, l'eau et les nutriments, car la végétation a tendance à être plus clairsemée à de telles altitudes. Mais la situation est différente à la limite des arbres, où les espèces qui montent depuis des altitudes plus basses rencontrent des prairies et des pâturages où la végétation est pratiquement inexistante. Ces communautés de plantes ont évolué pendant des siècles - suffisamment de temps pour que d'innombrables interactions soient apparues entre les individus et les espèces, y compris avec des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons du sol.

Aux niveaux actuels de réchauffement, les nouvelles espèces pourraient avoir du mal à s'implanter, du moins au début. Mais, à mesure que le climat se réchauffe, elles acquièrent un avantage concurrentiel et, lorsque les espèces végétales des basses terres s'établissent, elles provoquent un changement dans la composition et les innombrables interactions de la communauté végétale d'origine. C'est un phénomène que l'équipe de recherche a déjà observé lors d'expériences menées sur le site à 1400 mètres.

«Nous voulons découvrir dans quelle mesure les communautés végétales actuelles sont résistantes aux nouvelles venues. Nous voulons aussi savoir si les espèces de basse altitude peuvent déjà s'établir plus haut dans la montagne et, si ce n'est pas le cas, qu'est-ce qui les en empêche», explique Jake Alexander, en observant une parcelle expérimentale remplie d'une profusion de fleurs de prairie.

L'équipe de recherche a d'abord retiré toute la végétation d'origine de la parcelle d'un mètre carré. elle a ensuite planté sur le sol nu dix espèces différentes, principalement indigènes aux basses et moyennes altitudes, dont la sauge des prés, la centaurée brune et le campion vésiculeux.

Jake Alexander tourne son attention vers une autre parcelle à la végétation dense, écartant le feuillage avec ses mains. Enterré au milieu se trouve un plant de centaurée brune, identifié par un cure-dent en plastique coloré. Contrairement à ses congénères de la parcelle dénudée, cette plante est petite et porte une fleur solitaire. «Elle a du mal à concurrencer ses nouvelles voisines», explique-t-il. «Mais, en principe, elle est certainement capable de pousser à cette altitude dans le climat actuel».

Transport des animaux

Cependant, la conquête des habitats alpins ou subalpins par des plantes de plus basse altitude est plus lente que prévu, indique l'écologiste. Il suggère que, outre la résistance de la végétation existante, cela pourrait être dû en partie aux faibles capacités de dispersion des plantes. Certaines ont des graines qui peuvent être transportées par le vent, mais celles qui n'en ont pas ont tendance à compter sur les animaux pour disperser leurs graines. Par exemple, des études ont montré que les vaches transportent des graines germables dans leur intestin.

L'un des étudiants en master de Jake Alexander se lancera bientôt dans un projet visant à déterminer si les cerfs et les chamois dispersent également les graines de certaines espèces végétales. À terme, ces données devraient alimenter des modèles mécanistes qui aideront les scientifiques à prévoir les changements dans les communautés végétales, notamment les projections climatiques ainsi que les mécanismes de dispersion, les interactions entre les plantes et leur évolution.

Jake Alexander est déjà en train de redescendre vers Haldenstein et Coire, dirigeant prudemment la voiture vers les maisons situées en contrebas. Arrivé à un virage en épingle à cheveux, il prend un virage à droite pour inspecter leur site expérimental à 1400 mètres d'altitude. Il gare la voiture au bout de la route et parcourt les dernières centaines de mètres sur un chemin. Il se trouve bientôt au bord d'une grande clairière appelée Nesselboden. Il fait nettement plus chaud ici que 600 mètres plus haut. La température moyenne change d'environ 0,5 degré Celsius pour chaque 100 mètres d'altitude, donc un simple calcul suggère que l'air autour de nous est maintenant 3 degrés plus chaud. C'est donc le climat auquel les plantes alpines seront confrontées à l'avenir.

Lutte pour les ressources

Les fleurs de prairie transplantées sur cette parcelle sont encore plus exubérantes, s'épanouissant à la fois isolées et en présence de la végétation existante. Elles n'ont manifestement aucune difficulté à concurrencer les autres plantes indigènes à cette altitude. Mais les choses semblent plutôt différentes dans l'une des autres parcelles de sol d'un mètre carré. Dans le cadre d'une expérience menée il y a quelques années, l'équipe de recherche a transplanté le sol et sa communauté de plantes de 2000 mètres d'altitude sur ce site à 1400 mètres, les catapultant ainsi dans le climat du futur.

La parcelle est dominée par l'alchémille. «Cette espèce n'a manifestement aucun problème avec le nouveau climat. Mais certaines des autres plantes alpines qui ont été transplantées au même moment ont déjà perdu la bataille pour les ressources contre des concurrents mieux adaptés aux températures chaudes», explique Jake Alexander, en levant une main pour protéger ses yeux du soleil couchant. «Donc, en supposant qu'il continue à faire plus chaud et plus sec à des altitudes plus élevées, c'est ce à quoi les plantes là-haut seront confrontées». Quoi qu'il en soit, dit-il, ces parcelles de recherche dans la clairière de Nesselboden seront étudiées pendant au moins dix ans pour vérifier si ces prédictions sur la façon dont les communautés végétales vont changer sont exactes.

Les recherches de Jake Alexander finiront par révéler exactement comment la flore du Calanda évoluera. Mais il semble bien que le changement soit inévitable - et que de nombreuses autres taches de fleurs blanches, violettes et jaunes seront bientôt parsemées dans les prairies alpines d'aujourd'hui.