Les changements climatiques du Pléistocène

Maîtrise en Écologie Internationale · ECL731 Les grands écosystèmes du monde I · A13 · S. Calmé

En écologie classique, fenêtre de temps très petite: extrapolation difficile

Le climat de la terre est très variable dans le temps

Le Quaternaire: l’ère d’Homo sapiens

Le Quaternaire débute il y a 3.5 millions d’années

Caractérisé par de nombreuses séquences glaciaires-interglaciaires

Le Pléistocène

Les couches de glace commencent à recouvrir l’hémisphère nord il y a 2.4 Myr

Les cycles glaciaire-interglaciaire se succèdent

Des cycles de ca. 100,000 ans (8 au cours des derniers 0.8 Myr)

Raison: variations de l’orbite terrestre

Les cycles de Milankovich

Découverts dans les années 1920

Excentricité orbitale 96,000 ans (C)

Obliquité 41,000 ans (B)

Précession 21,000 ans (A)

Le Pléistocène

Durant la phase la plus froide, près du tiers des masses terrestres était recouverte de glace

Épaisseur de la glace: jusqu’à 4 km

Une des couches de glace les plus importantes: Laurentida

Le dernier interglaciaire (Eemian ou Sangamon) a débuté il y a 130,000 ans et a duré 11,000 ans.

Notez que les conditions y étaient similaires à l’Holocène

Le Pléistocène

C’est durant le Pléistocène qu’apparait H. sapiens sapiens, il y a 100,000 à 200,000 ans

Les interglaciaires sont des analogues à l’Holocène, sans l’impact humain

Le Pléistocène

Caractérisé par une très grande variabilité environnementale

Variation des variables abiotiques (température, insolation, CO2, CH4, δ

18O) durant les 400,000 dernières années

Les changements climatiques du Pléistocène

Rétroalimentation importante entre la glace, les océans et le climat

Effets d’albedo

Taux d’évaporation océanique variables

Variations dans les concentrations de gaz à effet de serre comme méthane et dioxyde de carbone

Durant les interglaciaires, concentration de CO2 entre 270 et 280 ppm (entre 190 et 200 ppm durant les glaciaires)

Les changements climatiques du Pléistocène

Durant glaciaires, niveau des mers 120-150 m plus bas

Baisse de 1 m/1000 ans, jusqu’à 5 m durant les phases de croissance rapide des glaciers (5-10 m/1000 ans lors de terminaison glaciaire = glacial eustasy)

Dans les tropiques, étages de végétation jusqu’à 1000 m plus bas

Conditions froides et sèches végétation ouverte: steppes, toundras, prairies

Quiz

Q1: Jusqu’à quand y-a-t’il eu une calotte glaciaire sur le Canada?

Q2: Quand le niveau de la mer actuel s’est-il établi?

Le Pléistocène

Création de ponts terrestres (e.g. Australie relié à Tasmanie, G.-B. reliée à Europe continentale, Sibérie reliée à Alaska)

Les espèces ont vu leur distribution changer, avec des phases de fragmentation puis de recolonisation (Bennett 1997)

Seules les espèces capables de s’adapter (e.g. H. sapiens sapiens) ont persisté

Taux d’extinction, mais aussi de spéciation, très élevés (Colinvaux 1987)

La colonisation du continent américain s’est réalisée durant le Pléistocène (en quatre phases successives initiées il y a 60,000 ans)

Le Pléistocène

Extinction de nombreuses espèces de mégafaune (>44 kg), e.g. Mammut americanum, Coelodonta antiquitatis, Megaloceros spp, Equus occidentalis

Les extinctions varient dans le temps et l’espace, mais se concentrent surtout entre 16,000-11,500 yr BP… et coïncident parfois avec le dévelop-pement de cultures humaines (e.g. culture Clovis en Am. du Nord) [aussi hypothèse d’un impact extraterrestre]

Coelodonta antiquitatis

Megaloceros spp

Avant-dernier glaciaire maximum Interglaciaire Eemian

Le Pléistocène

Iversen (1958) a proposé un modèle de développement de la végétation durant les interglaciaires:

Phase protocrate: immigration d’espèces pionnières et de refuge, normalement boréales (e.g. Pinus, Betula)

Phase mésocrate: établissement d’espèces tempérées comme Ulmus et Quercus

Répartition des forêts et déserts durant le dernier maximum glaciaire, le début de l’Holocène et dans l’actualité (potentiel)

Changements de végétation

LGM Holocène

Forêt tropicale 11.9 26.1

Autres forêts 19.0 59.6

Déserts 29.5 17.2

Glace 33.4 17.4

En millions de km2

Le Pléistocène

La dernière déglaciation commence entre 16,000-11,500 ans BP

Dans les tropiques une grande instabilité climatique est notée entre 15,000-11,500 BP (Afrique: Gasse et al. 1990, Amérique centrale: Islebe et al. 1995)

Augmentation globale de la température de 7.5°C en 50 ans

Changements dans la circulation des eaux de l’Atlantique

Le convoyeur atlantique

Les eaux de surface chaudes (superficielles) sont poussées vers N-O par le vent (Gulf Stream)

Elle plongent lorsqu’elles sont refroidies par évaporation (sous l’effet du vent) dans le nord, car elles deviennent plus salées

Elles repartent dans l’Atlantique (vers le sud), comme courant de profondeur

Explique le climat plus chaud en Europe aux mêmes latitudes

Ralentissement (par entrée massive d’eau de fonte des glaciers) 12K ans BP expli- querait le Younger Dryas

Début YD

+froid

+chaud

Le convoyeur global océanique

L’Holocène

Commence il y a 10,000 ans C14

Il existe alors un plateau de C14 qui correspond probablement aux changements abrupts de CO2 et de circulation océanique à la fin de la dernière glaciation (Goslar et al. 1995)

Avec le début de l’Holocène: formation de sols, successions végétales, ontogénie des lacs, migrations d’organismes

Augmentation du niveau de la mer

L’Holocène

Le retour de la végétation

Durant le LGM, les forêts tempérées étaient près de l’équateur, sauf quelques refuges en Europe centrale

L’Holocène

En Europe, vers l’année 8,000 ans BP, les forêts boréales se sont concentrés en Scandinavie, alors que les forêts de feuillus dominent le paysage (Corylus avellana, Ulmus, Quercus, Tilia)

En Amérique du nord, la terminaison glaciaire est plus douce et les arbres retournent plus tôt

Cependant, au Nord Laurentida subsistent encore jusqu’à environ 9,000 ans BP

La forêt suit de près le retrait de la calotte glaciaire. Notez le type de végétation qui n’a pas d’analogue aujourd’hui

Changements dans la couverture de résineux et feuillus entre 21,000 BP et P

L’Holocène

Durant le LGM les forêts tropicales étaient réduites à cause de la sécheresse

La réduction des précipitations est estimée entre 25 et 40%

Dans l’Amazonie, la forêt tropicale s’est maintenue seulement dans les zones de précipitations plus élevée et plus d’humidité (près du fleuve et des rivières)

Notez que le Sahara avait pris de l’extension il y a 2-3 millions d’années

La recolonisation

L’avance de la végétation est freinée par la formation des sols

Les espèces anémophiles sont avantagées (Betula, Pinus, Alnus, Corylus)

Les aires de refuge servent de source pour la recolonisation « avancée »

Avec la colonisation des forêts apparaît aussi celle des humains et les premières traces d’agriculture (environ il y a 7,000 ans)

Premiers impacts notés sur la végétation