Sensibilités et principales vulnérabilités : capital naturel

3.1 RESSOURCES EN EAU

Le changement climatique est et continuera d'être reflété dans les principales variables qui régissent le cycle hydrologique : la température, l'évapotranspiration, les précipitations, la neige et la glace. La santé du milieu et les richesses naturelles des provinces des Prairies sont étroitement liées à la qualité et à la quantité des ressources en eau. Ces facteurs influent sur presque tous les aspects de la société : la santé et le bien-être, l'agriculture, la production d'aliments et la vie rurale, les villes et les infrastructures, la production et le coût de l'énergie, l'industrie forestière, les loisirs et d'autres secteurs. Certains des plus importants stress subis par la société dans les Prairies ont été directement liés à des extrêmes d'éléments hydrologiques du système.

Ressources en eau de surface

Les changements du régime de précipitations, de la température et de la durée de l'hiver auront des répercussions considérables sur les approvisionnements en eau de surface. Le réchauffement hivernal réduira les accumulations de neige dans les zones alpines (Leung et Ghan, 1999; Lapp et al., 2005) et l'ensemble des Prairies. Ce réchauffement entraînera ainsi une diminution de l'écoulement fluvial annuel et avancera de façon remarquable le moment de survenue de cet écoulement durant l'année, phénomène qui se traduira par une diminution des apports en eau vers la fin de la saison. Le ruissellement des petits cours d'eau des prairies et des forêts-parcs provient presque exclusivement de la fonte de la neige accumulée sur les sols gelés (Byrne, 1989). La réduction des chutes de neige en hiver enregistrée durant la seconde moitié du XXe siècle (Akinremi et al., 1999) a contribué à la tendaà la baisse du débit que l'on a constatée. Il s'agit déjà d'un problème crucial pour de nombreuses rivières du sud des Prairies, telles que les rivières Bow, Oldman et Milk, particulièrement au cours des années sèches.

L'écoulement fluvial moyen mensuel relevé par 50 débitmètres dans les Prairies a affiché des tendances à la hausse en mars et des tendanà la baisse en automne au cours de la période s'étendant entre la fin des années 1940 et le début des années 1950 et en 1993 (Gan, 1998). La hausse des débits constatée en mars peut être attribuée à la fà une augmentation des précipitations printanières sous forme de pluie et à une fonte des neiges précoce (Burn, 1994; Gan, 1998; Zhang et al., 2001; Yue et al., 2003). Burn (1994) a trouvé que 30 p. 100 des rivières non régularisées de l'ouest du Canada présentaient une tendance à un écoulement printanier précoce statistiquement significative vers les années 1990, les écoulements précoces les plus importants se manifestant dans les rivières situées à de plus hautes latitudes.

Le recul général des glaciers qui s'est produit au cours du dernier siècle a entraîné une diminution appréciable de l'écoulement estival et automnal; cet écoulement a eu un effet sur les rivières durant la période des débits d'étiage et de demande en eau maximale (Demuth et Pietroniro, 2003). La poursuite de ce recul accentuera les p énuries déjà manifestes au cours des années de sécheresse dans de nombreuses régions de l'Alberta et de la Saskatchewan. Demuth et Pietroniro (2003, p. iv) ont conclu que :

« La fiabilité de l'écoulement provenant des bassins du cours supérieur de la rivière Saskatchewan-Nord a diminué depuis le milieu des années 1990, et les régimes hydrologiques et écologiques qui dépendent du moment de survenue et de la quantité d'eau provenant de la fonte des glaciers subissent peut-être déjà les répercussions à moyenà long termes du changement climatique discutées par le GIEC. »

Puisque les eaux du cours supérieur de la rivière Saskatchewan-Nord se situent à proximité de celles des systèmes des rivières Athabasca et Bow, les trois systèmes subissent probablement en ce moment les mêmes changements de débit et continueront à le faire dans l'avenir.

La plupart des scénarios prévoient des débits plus forts en hiver et au printemps, avec des précipitations plus abondantes, en particulier sous forme de pluie. Ils prévoient en outre, dans l'ensemble, des réductions de débit en été, saison où la demande d'eau de surface est la plus forte. Pietroniro et al. (2006) ont combiné des modèles hydrologiques avec des scénarios de changement climatique pour estimer certains changements annuels moyens des d ébits qui surviendront d'ici les années 2050 :

  • Rivière Red Deer, à Bindloss : -13 p. 100
  • Rivière Bow, à l'embouchure : -10 p. 100
  • Rivière Oldman, à l'embouchure : -4 p. 100
  • Rivière Saskatchewan-Sud, au lac Diefenbaker : -8,5 p. 100.

Ressources en eau souterraine

L'eau souterraine constitue la source d'eau potable pour environ 21 p. 100 des habitants du Manitoba, 23 p. 100 des Albertains et près de 43 p. 100 de la population de la Saskatchewan (Environnement Canada, 2004b). Les approvisionnements futurs en eau souterraine diminueront dans certaines r égions, mais pourront augmenter dans d'autres, reflétant l'équilibre dynamique entre le taux d'alimentation, le ruissellement et le stockage de l'eau souterraine (Maathuis et Thorleifson, 2000; Chen et al., 2002). L'augmentation des pluies au début du printemps et à la fin de l'automne améliorera le taux d'alimentation si les niveaux de l'eau dans le sol sont élevés; sinon, l'eau sera retenue dans le sol, de telle façon que l'écosystème et la productivité des récoltes puissent en bénéficier. L'assèchement des sols dû à l'augmentation du taux  d'évapotranspiration entraîne une diminution du taux d'alimentation, à laquelle succéderait un abaissement lent mais régulier de la nappe phréatique dans de nombreuses régions. Lorsque les niveaux de l'eau souterraine baissent en raison d'un taux d'alimentation insuffisant, d'une sécheresse prolongée ou d'un pompage excessif, l'approvisionnement en eau et sa qualité s'en trouvent touchés. Cette situation s'est produite dans le centre de l'Alberta au cours de la sécheresse de 2001 à 2003, soit la sécheresse de longue durée la plus intense qui ait jamais été notée depuis que l'on a commencé à prendre des enregistrements (Kienzle, 2006). Une chute des niveaux de l'eau souterraine dans un aquifère carbonaté situé près de Winnipeg pourrait entraîner la salinisation des puits et le déplacement vers l'est de la limite entre l'eau saline et l'eau douce en réaction au changement climatique (Chen et al., 2002).

Demande d'eau

Les augmentations de la demande en eau rendront plus complexes les problèmes d'approvisionnement en cette ressource. L'importance de cette demande possible est clairement illustrée par les estimations suivantes, qui concernent le bassin de la rivière Saskatchewan-Sud (Alberta Environment, 2002, 2005, 2006) :

  • La demande pour les activités autres que l'irrigation pourrait s'accroître de 35 p. 100 à 67 p. 100 d'ici 2021, et de 52 p. à 136 p. 100 d'ici 2046.
  • Il est possible que les districts d'irrigation subissent une expansion allant jusqu'à 10 p. 100 dans le bassin de la rivière Oldman et 20 p. 100 dans celui de la rivière Bow.
  • On s'attend à ce que la population s'accroisse dans le bassin de la rivière Saskatchewan-Sud, passant de 1,3 million d'habitants en 1996 à plus de deux millions d'ici 2021,à plus de trois millions d'ici 2046.
  • Environ 65 p. 100 du débit moyen naturel de la rivière Oldman et de ses tributaires ont été attribués (Government of Alberta, 2006). De ces attributions, presque 90 p. 100 sont consacr ées à la culture irriguée. On n'attribue plus, en Alberta, de nouveaux permis d'utilisation de l'eau dans les bassins des rivières Oldman et Bow et, ainsi, tout accroissement doit se faire en fonction d'attributions déjà en place.

Qualité de l'eau

Dans les provinces des Prairies, les écosystèmes aquatiques et les ressources en eau font face à diverses menaces en ce qui a trà la qualité de l'eau, lesquelles se trouveront aggravées par le changement climatique. Il s'agit entre autres (Environnement Canada, 2001) :

  • des perturbations physiques associées
    1. aux répercussions dues à l'utilisation des terres aux fins d'agriculture et d'exploitation forestière,
    2. aux prélèvements d'eau par les villes,
    3. aux effluents d'eaux usées et aux eaux pluviales, et
    4. aux effets des barrages et des dérivations;
  • de la contamination chimique, notamment
    1. les polluants organiques persistants et le mercure,
    2. les perturbateurs endocriniens,
    3. les éléments nutritifs (azote et phosphore),
    4. les écoulements urbains et les effluents d'eaux usées municipales et
    5. l'acidificatio
  • de la contamination biologique, notamment par les pathogènes d'origine hydrique.

La réduction de l'écoulement fluvial due au réchauffement climatique aggravera ces répercussions. La capacité de dilution chutera probablement à mesure que les débits décroîtront et que la durée de séjour dans les lacs augmentera en conséquence. Les sécheresses pourraient entraîner une augmentation de l'érosion accrue des sols, tant sur les terres agricoles que dans les zones forestières incendiées. Cette érosion augmentera les charges de sédiments et d'éléments nutritifs dans les réseaux hydrographiques locaux, ce qui entraînera l'eutrophisation des plans d'eau et un accroissement de la charge en pathogènes des cours d'eau en été (Hyland et al., 2003; Johnson et al., 2003; Little et al., 2003). Le Millenium Ecosystem Assessment (Évaluation des écosystèmes pour le millénaire; Millenium Ecosystem Assessment, 2005) a déterminé que les effets conjoints du changement climatique et de la suraccumulation d'éléments nutritifs constituaient la principale menace pour les agroécosystèmes en régime d'aridoculture. Il existe une corrélation entre l'envergure des proliférations massives d'algues dans le lac Winnipeg et des températures estivales plus élevées (McCullough, 2006). Or, puisque le bassin du lac Winnipeg englobe une grande partie de l'écozone des Prairies, le lac reçoit les eaux de ruissellement d'une large proportion des terres agricoles du Canada.

Répercussions des phénomènes hydrologiques extrêmes

Selon les quelques études qui ont porté sur les résultats des MCG prévoyant les valeurs extrêmes associées au climat futur (p. ex., Kharin et Zwiers, 2000), la probabilité des phénomènes extrêmes s'accroîtrait, notamment celle des inondations et des sécheresses graves. Les conditions tant récentes que préhistoriques de la zone intérieure de l'Ouest sembleraient également appuyer cette tendance à la hausse de la gravité des sécheresses. Récemment (depuis les années 1940), le climat a été caractérisé par des sécheresses graves (forts déficits en eau) et de durée relativement courte, par comparaison aux siècles précédents (voir la section 2.4; Sauchyn et al., 2003). Les cycles climatiques naturels à la base du changement climatique comprennent des sécheresses beaucoup plus longues que celles du XXe siècle (voir la  section 2.4).

Dans les zones de forêt boréale et de taïga, la fréquence accrue des sécheresses, y compris des sécheresses pluriannuelles persistantes (Sauchyn et al., 2003), entraînera une diminution du taux d'humidité du sol et une augmentation de l'étendue des incendies de forêt et de la superficie nette brûlée. Au cours des récentes sécheresses extrêmes , les sols organiques ont séché et brûlé avec les forêts, ce qui s'est traduit par une perte presque totale de la végétation et du couvert forestier et, ensuite, par une perte de la capacité du sol de stocker l'eau à ces endroits. Dans ces conditions, le ruissellement devient instantané et cause des inondations éclairs.

L'élévation des températures annuelles et saisonnières aggravera les conditions de sécheresse (Laprise et al., 2003) mais, d'autre part, le réchauffement fait augmenter la probabilité d'épisodes de pluies extrêmes (Groisman et al., 2005). Ces épisodes causent fréquemment des inondations locales ou régionales, à l'instar de celles qu'a subies le bassin de la rivière Saskatchewan-Sud en 1995 et en 2004. Ces événements, ainsi que d'autres inondations et sécheresses récentes énumérées ci-après, illustrent bien l'importance d'une gestion appropriée des ressources en eau, importance qui, d'ailleurs, devrait augmenter dans les années à venir :

  • À Edmonton, un orage a déversé 150 mm de pluie en moins d'une heure sur la ville déjà saturée par des orages antérieurs. Les pertes ont été estimées à 175 millions de dollars (Environnement Canada, 2004a).
  • Les enregistrements réalisés à l'aide d'instruments indiquent que, lors de la récente sécheresse soutenue de 2000-2003, on a constaté des précipitations totales très inférieures à celles qui avaient été enregistrées au milieu des années 1930 (Kienzle, 2006). Les sécheresses pluriannuelles sont à l'origine des plus sérieuses répercussions qui touchent aussi bien le niveau d'humidité du sol que le niveau d'eau souterraine.
  • Environnement Canada (2004a) a qualifié la campagne agricole de 2002 de pire jamais connue par les agriculteurs de l'Ouest canadien.
  • En 2001, le projet d'irrigation à partir de la rivière St. Mary, dans le sud de l'Alberta, n'a pas bénéficié de suffisamment d'eau pour honorer les attributions annuelles – seulement 60 p. 100 des attributions en eau des fermes ont été distribués.

Adaptation

L'adaptation aux changements de l'hydrologie dans les Prairies posera un défi, particulièrement là où les approvisionnements en eau actuels sont presque complètement assignés. La rareté future de l'eau pourrait causer l'abandon ou la sous-utilisation d'infrastructures importantes (canaux, canalisations, barrages et réservoirs) qui valent des millions de dollars. La croissance de la demande à cause du réchauffement du climat et la réduction de l'écoulement estival certaines années se traduiront par des demandes visant à augmenter le stockage et la dérivation de l'eau à partir des endroits qui accusent des surplus. Cependant, les réservoirs sont des sources de gaz à effet de serre (St. Louis et al., 2000) et les barrages et ouvrages de dérivation sont responsables de répercussions environnementales bien documentées (Environnement Canada, 2001; Mailman et al., 2006). On trouvera également une discussion de la capacité d'adaptation du secteur des ressources en eau à la section 5.1.1.

3.2 ÉCOSYSTÈME

Dans le cadre d'une analyse globale, le changement climatique n'est dépassé en importance que par l'utilisation des terres en tant que facteur susceptible d'entraîner des changements de la biodiversité au cours du siècle en cours (Sala et al., 2000). Le changement climatique modifiera les conditions environnementales à l'avantage de certaines espèces et au détriment d'autres, souvent avec des retombées économiques. Par exemple, à mesure que la végétation et les insectes changeront en réaction à l'évolution du climat, les activités de tourisme et de loisir, telles que l'observation des oiseaux, s'en trouveront touchées, et il faudra peut-être procéder à un ajustement des pratiques de gestion antiparasitaà caractère agricole, forestier et urbain.

Biodiversité et productivité

Si aucune contrainte liée au taux d'humidité ou à d'autres facteurs ne se manifeste, la productivité des végétaux devrait augmenter, favorisée par l'allongement de la saison de croissance et par la hausse des températures. L'accroissement de l'activité photosynthétique enregistrée dans la majeure partie du Canada de 1981 à 1991 a été attribué aux saisons de croissance plus longues (Myneni et al., 1997). Cependant, on détient peu de connaissances en ce qui a trait aux espèces ou assemblages d'espèces qui seront relativement avantagés ou désavantagés dans des écosystèmes disposant de moins en moins d'humidité. Les changements touchant le moment de survenue et l'intensité des épisodes de gel-dégel, les variations des températures diurnes (Gitay et al., 2001) ainsi que les épisodes de tempêtes et de vents peuvent influer sur la répartition ou la survie de la végétation, en particulier celles des diverses espèces d'arbres (Macdonald et al., 1998), mais on manque de précisions quant à la façon dont cela va se produire.

Des facteurs autres que la température et les précipitations influeront aussi sur les écosystèmes des Prairies. Par exemple, la fertilisation par le CO2 accroît l'efficacité d'utilisation de l'eau par certaines espèces de végétaux (Lemon, 1983), bien qu'il subsiste de nombreux doutes quant à son effet global (Wheaton, 1997). Alors que des études ont signalé un effet positif de la fertilisation par le CO2 sur la croissance de l'épinette blanche dans le sud-ouest du Manitoba (Wang et al., 2006), des données obtenues par modélisation et à la suite d'une étude empirique (Gracia et al., 2001) ont révélé que tout effet positif de la fertilisation par le CO2 est neutralisé au sein d'un peuplement de conifères, parce que la croissance de ces derniers est sujette au taux d'humidité disponible. Il n'est pas encore possible de prévoir de façon globale les changements s'opérant au niveau de l'absorption et de l'accumulation du CO2 selon une méthode qui serait indépendante des variations entre les espèces (Gitay et al., 2001). L'un des problèmes majeurs associé à la prévision des répercussions de la fertilisation par le CO2 sur une espèce donnée est que ces impacts s'exercent simultanément sur toute la végétation. Il ne suffit pas de connaître la réaction d'une espèce au CO2, il faut plutôt connaître l'avantage relatif pour la croissance, s'il y en a un, acquis par toutes les espèces végétales qui sont en compétition pour les ressources d'un endroit donné.

Les niveaux de rayonnement ultraviolet-B et d'ozone troposphérique vont en augmentant, et l'on s'attend à ce qu'ils aient des effets désavantageux sur la végétation, voire à ce qu'ils annulent tout effet positif de la fertilisation par le CO2 (Henderson et al., 2002). En outre, les dépôts d'azote provenant de l'activité industrielle ont peut-être un effet sur la croissance des espèces et les interactions compétitives entre les espèces, même dans des endroits des Prairies qui se trouvent éloignés des centres industriels (Kochy et Wilson, 2001).

La transformation des régimes de perturbation des forêts qu'entraîne le changement climatique peut s'avérer suffisamment importante pour causer la modification des écosystèmes forestiers en place (Loehle et LeBlanc, 1996). Henderson et al. (2002) mentionnent deux voies de changement des forêts : 1) un déclin lent et cumulatif, ou 2) des pertes catastrophiques, comme celles causées par un incendie majeur. Les hausses des températures moyennes en hiver se traduiront par une meilleure survie des agents pathog ènes pendant cette saison et par une augmentation de la gravité des maladies (Harvell et al., 2002). Les sécheresses affaiblissent les défenses des arbres contre les agents pathogènes plus virulents (Saporta et al., 1998). À mesure que les conditions deviendront plus xériques, la durée de vie des aiguilles de conifères raccourcira et, ainsi, le niveau de stress ressenti par ces derniers augmentera (Gracia et al., 2002). On s'attend à ce que la forêt boréale soit touchée de façon importante par le changement climatique, plus particulièrement à sa limite sud (Herrington et al., 1997; Henderson et al., 2002; Carr et al., 2004). Grâce à la modélisation des répercussions, on prévoit que, d'ici 2080, la forêt boréale de la Saskatchewan connaîtra des changements majeurs dans la représentation des espèces (selon le MCCG1 et le scénario d'émissions A1; Carr et al., 2004).

Changements dans le moment de survenue des phénomènes biologiques

Les premiers colons et les peuples autochtones savaient que le moment où survenaient les phénomènes biologiques dépendait des saisons et des conditions météorologiques, et ils utilisaient ces signes indicateurs pour prévoir le moment et le succès des activités de plantation, de pêche et de chasse (Lantz et Turner, 2004). Les dates et les taux de la floraison printanière de plantes sauvages très répandues font partie des événements les plus fiables que l'on puisse surveiller et utiliser comme indices des conditions météorologiques et du climat. Un programme baptisé « Plantwatch » a pour but de surveiller la phénologie de la floraison de plantes sauvages clés grâce aux rapports d'un réseau de bénévoles; ce programme est devenu un outil important de suivi des répercussions du changement climatique (Beaubien, 1997). Les dates de floraison de plantes vivaces cl és de l'Alberta sont étroitement associées à la température moyenne enregistrée au cours des deux mois précédant l'efflorescence (Beaubien et Freeland, 2000). Au cours du dernier siècle, le début du printemps a déjà avancé de 26 jours par rapport au début du printemps enregistré antérieurement (Beaubien et Freeland, 2000). On a déterminé que l'indice de floraison printanière établi à partir des données du programme « Plantwatch » était corrélé aux températures de la surface de la mer dans le Pacifique, y compris aux épisodes El Niño.

Réaction des zones de végétation

Les modèles de zonation de la végétation ont établi que le changement climatique a entraîné une migration vers le nord de la limite entre la forêt et la prairie dans les provinces des Prairies (Hogg et Hurdle, 1995; Vandall et al., 2006). On prévoit également que les prairies évolueront, les tremblaies et les prairies à fétuque de la bordure nord actuelle cédant la place à des variantes de la prairie mixte. Ces changements modélisés de la zonation ne précisent pas la composition future exacte de la végétation, en raison des retards dans la migration de certaines espèces. Cependant, les tendances suivantes sont prévues pour la période du moment actuel aux années 2050 (Vandall et al., 2006) :

  • Dans les régions forestières, on remarquera une réduction générale de la croissance des arbres, l'échec de la régénération au cours des années sèches, et une réduction graduelle du couvert forestier et une expansion des îlots de prairies.
  • Dans la tremblaie, on remarquera une diminution de la taille des bosquets de trembles, une r éduction de l'invasion des îlots de prairies par les arbustes et les pousses de peupliers et un rétrécissement du couvert arbustif.

On peut s'attendre à ce que les répercussions les plus importantes surviennent dans les zones de transition entre les prairies s èches et les prairies des contreforts, plus humides, ainsi qu'à la transition entre les forêts-parcs et les zones forestières.

Dans les prairies, la production est fonction du taux d'humidité disponible. Alors que le climat plus doux et plus sec prévu pour les provinces des Prairies semble indiquer une production et une capacité de pâturage à la baisse, il est probable que les changements réels seront modestes, étant donné l'allongement de la saison de croissance, la réduction de la compétition de la part des arbustes et des arbres, et l'augmentation de la quantité de graminées de saisons chaudes, ces dernières étant reconnues pour leur utilisation plus efficiente de l'eau (Thorpe et al., 2004).

Les modèles de prévision des répercussions qui tiennent compte simplement de la position actuelle (statique) des écorégions (p. ex., Davis et Zabinski, 1992) prévoient des changements importants de la superficie et de la qualité des forêts boréales. D'autres modèles, basés sur la croissance des végétaux et la dynamique des populations, donneraient des prévisions plus robustes. Les extrémités nord de la forêt boréale remonteraient probablement avec le réchauffement climatique, mais le taux d'expansion de la forêt vers le nord est incertain; cette expansion prendra des décennies, car les arbres réagissent aux variations de la température du sol, à la présence de pergélisol ainsi qu'à la dispersionà l'établissement incertains des graines (Lloyd, 2005). Il est probable qu'un changement connexe aura lieu à la limite sud de la forêt, mais il serait régi par l'effet des sécheresses et des grands incendies qui leur sont associés.

Il est difficile d'estimer le moment où surviendront ces changements écologiques, en partie en raison de l'incapacité actuelle à prévoir des seuils précis. La végétation réagit après qu'un changement climatique a eu lieu (adaptation autonome), et il est naturel pour un écosystème d'être « en retard » jusqu'à un certain point par rapport aux conditions environnementales, un phénomène que l'on qualifie d'« inertie écologique » (voir Henderson et al., 2002). On trouve dans Anderson et al. (1997) une mise en garde au sujet des écosystèmes qui, selon eux, peuvent absorber des stress pendant de longues périodes avant de franchir un seuil critique, après quoi, la modification des écosystèmes et des paysages peut se faire très rapidement. Il est probable que l'effet du changement climatique sur les arbres matures ne sera pas décelable avant que des seuils biologiques ne soient atteints et qu'il en résulte un dessèchement des rameaux (Saporta et al., 1998).

Le changement climatique sera important dans tous les parcs nationaux de prairies et de for êts-parcs (Elk Island, en Alberta, Prince-Albert, en Saskatchewan et Mont-Riding, au Manitoba) ainsi que dans le parc national Wood Buffalo, dans les Territoires-du- Nord-Ouest (Scott et Suffling, 2000). Dans ces parcs, on peut s'attendre à une augmentation de la fréquence et de l'intensité des feux de forêt, à un accroissement des épidémies de maladies des arbres forestiers et des infestations d'insectes, ainsi qu'à une augmentation de la surface couverte par les prairies et les forêts tempérées au détriment de la forêt boréale (de Groot et al., 2002). Le changement climatique constitue « un défi sans précédent pour Parcs Canada », et les communautés écologiques actuelles commenceront à se dissocierà former de nouveaux assemblages (Scott et Suffling, 2000). Henderson et al. (2002, p. 3) ont déclaré que, pour relever ce défi dans « un contexte de changement climatique mondial, il faudra peut-être, dans le choix des secteurs protégés, mettre l'accent sur l'hétérogénéité et la diversité des habitats des sites (car ils offrent une sorte de tampon contre les effets du changement climatique) plut ôt que sur leur représentativité » (traduction). Par exemple, on peut toujours s'attendre à ce que les terrains élevés, tels que les paysages des monts Cypress, offrent une gamme d'habitats et d'écosystèmes différents des plaines avoisinantes et, donc, contribuent à la biodiversité, même si la nature de ces habitats et écosystèmes change avec le temps (voir l'étude de cas 1). Toutefois, un paysage de faible relief, comme celui du parc national de Prince-Albert, dont le but est de prot éger la prairie à fétuque, la tremblaie et la forêt boréale du sud dans le réseau des parcs nationaux, ne réussira peut-être pas à protéger ces éléments de paysage avec le temps, tout comme le parc national de Wapusk, au Manitoba, ne parviendra peut- être pas à protéger l'habitat de l'ours blanc, ce qui est pourtant sa raison d'être.

Faune sauvage

La région de fondrières des prairies du centre de l'Amérique du Nord constitue l'habitat le plus productif du monde pour les oiseaux aquatiques, les Prairies canadiennes englobant les aires de reproduction de 50 p. 100 à 80 p. 100 de la population canadienne de canards (Clair et al., 1998). Une augmentation de l'aridité dans les prairies aura probablement un effet néfaste sur les populations migratrices d'oiseaux aquatiques (Poiani et Johnson, 1993) dont l'effectif diminuera en réaction aux sécheresses et aux pertes d'habitats (Bethke et Nudds, 1995). Les fluctuations des conditions météorologiques qui ont lieu durant la saison de reproduction comptent pour plus de 80 p. 100 dans la variation du taux de croissance des populations de colverts et d'autres canards (Hoekman et al., 2002). Dans les régions nordiques, la disparition précoce de la neige et la hausse des températures moyennes ont rendu la nidification et l'éclosion des oies plus précoces (p. ex., LaRoe et Rusch, 1995).

Les habitudes migratoires et la taille des populations de faune sauvage ont été touchées par les récentes tendances du climat, et l'on s'attend à d'autres répercussions (Inkley et al., 2004). Cet état de choses influera sur les industries fondées sur la chasse, les activités environnementales, la réglementation de la pêche et la production de poissons, et sur les modes de vie traditionnels tributaires de la biodiversité des vertébrés. Les animaux relativement sédentaires, comme les reptiles et les amphibiens, courent un plus grand risque de disparition que les oiseaux ou les papillons, comparativement mobiles. Les écosystèmes aquatiques subiront le stress de conditions plus chaudes et plus sèches, et un grand nombre d'espèces aquatiques des prairies courent le risque de disparaître (James et al., 2001). De nombreuses espèces de poissons, par exemple, sont sensibles à de petits changements des régimes de température, de turbidité et de salinité ou à des concentrations d'oxygène. Pour les Prairies, on s'attend à des proliférations d'algues plus prononcées, à une eutrophisation accélérée et à des répercussions graves sur certaines espèces de poissons en raison de la combinaison des effets du changement climatique, de l'accroissement du lessivage des éléments nutritifs et des pressions dues à l'utilisation accrue desréseaux hydrographiques naturels par l'homme (Schindler et Donahue, 2006).

Adaptation

Les politiques de conservation peuvent viser soit à accroître l'inertie écologique, soit à la laisser intacte, sà la réduire (Henderson et al., 2002). Les associations végétales, déjà les espèces les plus « en harmonie » avec l'évolution du climat, nécessiteront le moins de mesures d'intervention humaine. Par contre, pour survivre, les ensembles de végétaux qui s'écartent de leurs niches climatiques naturelles exigeront une intervention humaine et un am énagement de plus en plus intensifs et actifs. Toutefois, au prix d'une importante intervention humaine, il sera possible en certains endroits de maintenir une végétation (et la faune qui l'accompagne) qui, autrement, disparaîtrait très certainement.

ÉTUDE DE CAS 1

Répercussions du changement climatique sur les îlots de forêt des grandes plaines

FIGURE 11 : Emplacement des sites d'étude des îlots de forêt.

FIGURE 11 : Emplacement des sites d'étude des îlots de forêt.

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On trouve, des plaines du centre de l'Alberta jusqu'au Texas, des îlots parsemés de forêts, refuges d'arbres et d'espèces dépendantes des arbres dans une mer de graminées. Henderson et al. (2002) ont examiné les répercussions que le changement climatique aura sur cinq de ces écosystèmes du sud des provinces des Prairies et des États adjacents du Dakota du Nord et du Montana : les monts Cypress, la forêt Spruce, les collines Turtle, le mont Moose et les collines Sweet Grass (voir la figure 11). Ces îlots de forêt ont une importance régionale considérable en termes de biodiversité, d'habitats de la faune, de pâturages et de sources de bois, et en tant que cours supérieurs de nombreuses rivières des prairies.

Le changement climatique pose un risque pour les îlots de forêt des plaines. Ces derniers sont des écosystèmes marginaux ou écotones, à la limite entre les écosystèmes des prairies et les écosystèmes forestiers; ils sont, par conséquent, sensibles à de faibles changements dans les conditions environnementales. Comme il s'agit d'écosystèmes relativement petits, les îlots de forêt peuvent présenter une diversité génétique réduite et une vulnérabilité accrue aux perturbations catastrophiques, telles qu'un feu de friche, une infestation d'agents pathogènes ou une sécheresse grave.

FIGURE 12 : Résumé des changements prévus du taux d'humidité du sol (moyenne établie relativement aux cinq sites d'étude des îlots de forêt) pour les années 2020, 2050 et 2080. Les lignes verticals minces du diagramme indiquent la gamme des taux d'humidité possibles comparée au climat de 1961 à 1990. Les carrés indiquent les gammes de taux d'humidité dans lesquelles se trouvent 50 p. 100 des prévisions du scénario. Le trait horizontal à l'intérieur de chaque carré représente le scénario de taux d'humidité médian.

FIGURE 12 : Résumé des changements prévus du taux d'humidité du sol (moyenne établie relativement aux cinq sites d'étude des îlots de forêt) pour les années 2020, 2050 et 2080. Les lignes verticals minces du diagramme indiquent la gamme des taux d'humidité possibles comparée au climat de 1961 à 1990. Les carrés indiquent les gammes de taux d'humidité dans lesquelles se trouvent 50 p. 100 des prévisions du scénario. Le trait horizontal à l'intérieur de chaque carré représente le scénario de taux d'humidité médian.

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Dans le cadre de l'étude, on s'est servi d'une gamme de scénarios climatiques dérivés de trois modèles de circulation générale (HadCM3, MCCG2 et CSIROMk2b) pour déterminer les futurs régimes d'humidité des cinq îlots de forêt et pour prendre en considération les conséquences de ces régimes sur les essences dominantes. Dans les plaines, une région toujours menacée par le stress d'une sécheresse, les niveaux d'humidité du sol représentent le paramètre individuel du changement climatique le plus important pour les écosystèmes naturels. La figure 12 montre l'effet net des changements modélisés des températures et des précipitations sur les niveaux d'humidité. La hausse des températures aura un puissant effet d'évaporation, de telle sorte que les bilans de l'humidité du sol décroîtront substantiellement.

Henderson et al. (2002) ont conclu que l'intégrité des écosystèmes des îlots de forêt sera gravement mise à l'épreuve. Il faudra probablement recourir à un aménagement très intensif pour y préserver certains types de couverts forestiers. Les mesures de gestion qui visent simplement à maintenir la végétation existante ou à rétablir les conditions historiques de répartition de la végétation et d'écosystèmes seront vouées à l'échec à mesure que le climat s'écartera de plus en plus des normales récentes et actuelles. Parmi les mesures d'adaptation possibles figurent la protection des forêts par le maintien de la diversité des âges de peuplement, une réaction énergique aux infestations d'agents pathogènes la régénération active de la forêt à l'aide d'essences présentes ou étrangères mieux adaptées aux nouveaux paramètres climatiques.

L'une des méthodes fréquemment proposées pour faire face au changement climatique est d'accroître la connectivité entre des aires protégées afin de faciliter la migration des populations de certaines espèces (p. ex., Malcolm et Markham, 2000; James et al., 2001; Joyce et al., 2001). Même si certaines espèces réussiront peut-être à migrer, d'autres seront menacées par l'arrivée de nouveaux compétiteurs ou par des agents pathogènes qui auront bénéficié de cette connectivité accrue. Ainsi, l'accroissement de la connectivité peut aussi accélérer le déclin de certains écosystèmes en favorisant les invasions d'espèces exotiques.

L'introduction volontaire d'une espèce indigène dans une zone voisine peut également constituer un outil utile d'adaptation au changement climatique, tout en étant moins susceptible de perturber l'écologie que l'introduction d'espèces exotiques eurasiennes (Thorpe et al., 2001). Cependant, les arbres les plus résistants à la sécheresse qui pourraient survivre dans le nord des plaines proviennent d'Asie centrale (Henderson et al., 2002). Les conifères de l'Ouest, tels que le douglas vert et le pin ponderosa, et les feuillus du sud des Prairies, comme l'érable à feuilles composées et le frêne vert, s'adapteraient peut-être bien aux futurs climats de l'écozone boréale ouest (Thorpe et al., 2006). Par ailleurs, on s'attend à ce que les espèces boréales indigènes migrent vers le nord et diminuent en nombre dans les franges sud de leur territoire actuel.

En écologie de restauration, « on suppose souvent qu'une végétation de sous-étage s'établira avec le temps (« plantons des arbres, et le reste suivra »), mais le repeuplement naturel ne ramènera peut-être pas automatiquement les espèces souhaitées » (Frelich et Puettmann, 1999 [traduction]). Cependant, on ne connaît que peu de choses au sujet de l'introduction d'espèces d'arbres exotiques dans les forêts des Prairies, et pratiquement rien sur les introductions aux étages moyens et aux sous-étages. Les gestionnaires de la biodiversité doivent se considérer non pas comme des praticiens de la préservation, mais comme des « écologistes créateurs », car les paysages antérieurs ne peuvent plus être ciblés efficacement. Plusieurs options s'offrent à l'humanité, mais le passé n'en est pas une. Les écosystèmes qui résulteront du changement climatique dans les provinces des Prairies seront sans précédent.

3.3 PÉDOPAYSAGES

Les montagnes Rocheuses de l'ouest de l'Alberta et les terres sèches de l'écozone des Prairies sont des paysages très dynamiques et actifs. Les processus géologiques catastrophiques et dangereux associés aux phénomènes climatiques extrêmes se manifestent communément sur les longues pentes abruptes de la Cordillère canadienne. Par exemple, en août 1999, une coulée de débris survenue au ruisseau Five-Mile, dans le parc national de Banff, a bloqué l'autoroute transcanadienne pendant plusieurs jours durant le pic de la saison touristique (Evans, 2002). Ces événements sont presque toujours déclenchés par des pluies excessives ou par le ruissellement dû à une fonte rapide de la neige ou de la glace. Il est probable que les coulées de débris, les avalanches de pierres, les inondations subites et les glissements de terrain se feront plus fr équents, étant donné les tendances actuelles et projetées de l'hydrologie et du climat, qui incluent une augmentation des chutes de pluie, particuli èrement en hiver, une fonte des neiges précoce et le recul des glaciers (Evans et Clague, 1994, 1997). Ces changements influeront sur la sécurité publique et sur l'entretien des infrastructures, surtout compte tenu de l'augmentation des activités de loisirs et du développement résidentiel dans les Rocheuses. À plus long terme, si le réchauffement et les sécheresses s'accentuent et si les glaciers disparaissent complètement, il pourrait en résulter un ralentissement des phénomènes catastrophiques, mais la dégradation du pergélisol pourrait faire croître pendant de nombreuses décennies les glissements de pente dans les endroits élevés (Evans et Clague, 1997).

Dans la majeure partie des provinces des Prairies, la couche sous-jacente est form ée de sédiments peu consolidés qui s'érodent et cèdent là où ils sont exposés aux forces du vent, de l'eau et de la gravité exercées sur les parois des vallées et où l'agriculture ou l'aridité limitent le couvert végétal. Les paysages les plus actifs sont les champs de dunes et les vallées fluviales (Lemmen et al., 1998), qui sont sensibles aux variations et aux extrêmes de l'hydrologie et du climat (Lemmen et Vance, 1999). L'augmentation prévue des sécheresses et de l'aridité se traduira probablement par une généralisation de l'érosion éolienne et par une augmentation de l'activité des dunes (Wolfe et Nickling, 1997). L'activité actuelle des dunes au centre aride de l'écorégion des prairies mixtes peut constituer un analogue de la réaction potentielle des champs de dunes, pour le moment stables, qui se trouvent aux limites plus humides de l'écozone des Prairies et du sud des plaines boréales (Wolfe et Nickling, 1997). Les évaluations de la végétation et de l'humidité du sol réalisées à l'aide de modèles (Thorpe et al., 2001) semblent indiquer que l'évolution de la végétation se fera sous forme de prairies plus ouvertes, accompagnée d'une augmentation possible de l'activité dunaire. Dans les endroits les plus secs, le climat pourrait dépasser les seuils applicables aux crêtes des dunes actives, ce qui exigerait une gestion proactive de l'utilisation des terres et une application stricte des lignes directrices et de la r églementation en vigueur pour limiter l'activité dunaire. Les pentes et les lits des cours d'eau exposés à des pluies moins fréquentes mais plus intenses seront également sujets à une augmentation de l'érosion et à des glissements de pentes faibles, en raison du fait que le couvert végétal protecteur subira les effets de ces sécheresses prolongées (Sauchyn, 1998; Ashmore et Church, 2001).

La modification de 90 p. 100 de l'écozone des Prairies à des fins d'agriculture a entraîné l'exposition de dizaines de millions d'hectares aux effets de l'érosion. L'ordre de grandeur des pertes de sol annuelles sur les terres agricoles est de deux à trois fois plus élevé que sur les parcours naturels (Coote, 1983). L'érosion éolienne et l'érosion hydrique sont épisodiques; un seul épisode peut enlever plusieurs centimètres de terre végétale, détruisant ainsi des siècles ou des millénaires de pédogenèse et compromettant sérieusement la fertilité naturelle des terres agricoles. L'écorégion des prairies mixtes de caractère semi-aride à subhumide, d'une superficie d'environ 200 000 km2, court le risque de se transformer en désert. Les répercussions des activités humaines sur le sol des prairies sont réduites par l'exercice de mesures de conservation des sols, mais elles peuvent être aggravées par des facteurs sociaux et économiques, dont la perte de l'importance nationale du secteur de l'agriculture des Prairies depuis les années 1960, l'influence croissante des forces du marché mondial et des sociétés multinationales, la baisse des populations rurales et la réduction de l'appui à la recherche agricoà l'atténuation des crises agricoles, aux programmes de soutien du revenu et de soutien au transport du grain (Knutilla, 2003).

Bien qu'il ne soit pas facile de prévoir l'avenir sur les plans social et économique (voir la section 2.3), on peut obtenir, grâce aux MCG, des prévisions de l'aridité future. D'après l'indice d'aridité, soit le rapport des précipitations à l'évapotranspiration potentielle (P/EVP), calculé pour 1961 à 1990 et pour les années 2050 à l'aide des résultats du MCCG2 et du scénario d'émissions B2, la superficie des terres menacées de désertification (P/EVP < 0,65; Middleton et Thomas, 1992) a augmenté de près de 50 p. 100 entre ces deux périodes (Sauchyn et al., 2005). Selon les diagrammes de dispersion du climat futur (voir la figure 8), les points de ce scénario se situeraient au-dessus de la courbe de température médiane et en dessous de celle des précipitations médianes; ce scénario prévoit donc un climat modérément doux et sec. En raison de la grande variabilité interannuelle du climat des Prairies, la tendance à un accroissement de l'aridité prendra la forme de sécheresses plus fréquentes ou plus soutenues que durant les années intermédiaires d'humidité normale ou supérieure à la normale. Il est probable que, durant les sécheresses prolongées, les seuils minimums d'humidité du sol seront dépassés, de telle sorte que les paysages seront plus vulnérables aux perturbations et risqueront de subir la désertification (Administration du rétablissement agricole des Prairies, 2000).