210 - Écosystèmes, biodiversité et changements climatiques : préparer les stratégies d'adaptation pour le Québec

Les salmonidés habitant les lacs nordiques tolèrent mal les eaux relativement chaudes et peu oxygénées. Leurs habitats actuels sont susceptibles d'être affectés par les changements climatiques anticipés. Une étude a été entreprise pour estimer les changements de température de la colonne d'eau à venir et éventuellement prévoir l'impact de ces changements sur la disponibilité future des habitats préférentiels. La modélisation de la température de l'eau est faite à l'aide du modèle MyLake, un modèle unidimensionnel conçu pour simuler une variété de processus limnologiques sur une base journalière. Quelques lacs de diverses situations géographiques ont été sélectionnés pour tester et valider le modèle. Les diverses variables météorologiques transmises au modèle sont de deux sortes : observations directes et/ou valeurs dérivées par un procédé d'interpolation spatiale (simulation des conditions passées), et sorties du Modèle régional canadien du climat (MRCC) basé sur le scénario d'émission A2 (simulation des conditions passées et futures, i.e. horizon 2040-2070). En plus de considérer les changements à venir pour chacun des lacs sélectionnés pour la validation du modèle, les variations spatiales des effets des changements à venir sont considérées via des lacs hypothétiques disposés le long d'un transect nord-sud traversant le Québec. On présente les étapes du projet, le processus de modélisation et certains résultats préliminaires.

Des observations récentes ont démontré que des processus d'érosion significatifs menacent les hauts marais de l'estuaire d'eau douce du Saint-Laurent. Ces milieux abritent une vingtaine d'espèces menacées ou vulnérables au Québec, dont la moitié sont endémiques de cette portion du Saint-Laurent. Trois espèces floristiques en particulier, dont la cicutaire de Victorin, l'ériaucaulon de Parker et le gentianopsis de Victorin de l'estuaire d'eau douce du St-Laurent, font actuellement l'objet de plans de conservation et d'un suivi de l'état de leur population par le ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs (MDDEP). Le présent projet de recherche, entrepris dans le cadre de la Programmation scientifique PACC-26 d'Ouranos, vise à identifier les principales causes de l'évolution des berges (ex. érosion) de l'estuaire d'eau douce du Saint-Laurent et à identifier les paramètres responsables de l'érosion de ces milieux afin de permettre au MDDEP d'adapter sa stratégie de sauvegarde des espèces menacées ou vulnérables et de la biodiversité de ce secteur. La présentation comprendra les résultats préliminaires de cette étude pluridisciplinaire, en géomorphologie, en sédimentologie et en écologie. Les marais à l'étude sont répartis le long de l'estuaire d'eau douce; il s'agit des marais de Saint-Augustin-de-Desmaures, de Château-Richer, de Saint-Vallier et de l'Île-aux-Grues.

La notion de services écologiques permet d'établir l'importance des écosystèmes aux adaptations nécessaires pour limiter les effets des changements climatiques. Nous proposons l'utilisation de modèles hydrologique, spatiaux et économique de même que la caractérisation végétale pour évaluer plusieurs services écologiques rendus par les milieux humides (MH). Nos travaux portent sur deux bassins versants des basses-terres du St-Laurent. L'utilisation d'un modèle hydrologique vise l'évaluation du rôle des MH au soutien des étiages et à l'atténuation des crues. La caractérisation végétale sera utilisée pour évaluer l'effet de la distance entre les MH et les cours d'eau sur la structuration de ces milieux et leur fonctionnalité. Nous proposons aussi la mise en place d'une série d'indicateurs spatiaux traduisant plusieurs services écologiques. Enfin, une analyse économique fournira un cadre comptable de ces services écologiques pour chiffrer leur maintien en relation avec l'impact des pressions anthropiques dans un contexte prévisible de changements climatiques. Ces analyses permettront : (a) de quantifier les différences de fonctionnalités entre les MH; (b) d'évaluer les variabilités spatiale et temporelle des processus écologiques/hydrologiques; (c) d'identifier les impacts des changements climatiques sur les services écologiques attribués aux MH et (d) d'évaluer la significativité du rôle des MH dans l'élaboration de stratégies d'adaptation face aux changements climatiques.

Notre projet vise à déterminer les effets combinés des changements climatiques et de la fragmentation de l'habitat sur la dispersion de la souris à pattes blanches, Peromyscus leucopus, et d'évaluer le rôle de P. leucopus dans l'émergence de la maladie de Lyme dans le sud du Québec. Bon nombre d'études sur la maladie de Lyme se concentrent sur la distribution et la dispersion des tiques vectrices de la maladie. Dans le cadre de notre étude, nous utilisons des marqueurs moléculaires pour mieux comprendre le mode d'expansion de la souris à pattes blanches, une espèce réservoir clef pour la transmission de la maladie de Lyme. Plus spécifiquement, notre projet vise à étudier la phylogéographie— à l'échelle régionale, et le flux génique— à l'échelle locale, de P. leucopus dans le sud du Québec. Nos résultats sont mis en relations avec les changements environnementaux, en particulier la fragmentation de l'habitat et le réchauffement climatique. Notre équipe développe un modèle de répartition présente et future de la souris à pattes blanches dans la région. Ce modèle est basé sur des variables de l'habitat et du climat qui influencent l'établissement des populations de souris. Notre hypothèse est que la souris à pattes blanches joue un rôle majeur dans l'expansion de la maladie de Lyme, et nos résultats permettront donc de mieux anticiper les risques posés par l'émergence de la maladie de Lyme pour la santé publique au Québec.

La renouée japonaise (Fallopia japonica) est une plante très envahissante. Elle est abondante en ville et se propage en bordure des routes et des cours d'eau. On assume qu'au Québec, la renouée se propage essentiellement de manière végétative, par dissémination volontaire ou accidentelle de fragments de tiges ou de rhizomes. En effet, la plante produit ses fleurs très tardivement (septembre), ce qui ne laisserait pas le temps aux graines de parvenir à maturité avant les premiers gels. Nous avons émis l'hypothèse que le prolongement de la saison de croissance résultant du réchauffement du climat favoriserait une abondante production de graines viables. Nous avons vérifié sur des spécimens d'herbier récoltés au Québec la présence de graines, afin d'avoir une perspective historique du phénomène. En octobre 2011, nous avons échantillonné (récolte de graines), une centaine de populations de renouée dans dix sites le long de la vallée du Saint-Laurent (de Huntington à Rimouski). Les renouées de la région de Montréal produisent des graines depuis au moins 1948. Nous avons récolté de nombreuses graines dans l'ensemble de la vallée du Saint-Laurent, particulièrement dans la région de Québec (> 10000 graines) et de Victoriaville (5000 graines). Une proportion appréciable a germé en laboratoire. Il semble donc que la renouée a, de nos jours, le potentiel de se disséminer de manière sexuée dans le sud de la province, ce qui risque d'augmenter sensiblement son potentiel envahisseur.

Le projet vise une application de la modélisation hydrologique et écologique sur le Laboratoire naturel du mont Covey Hill, un site d'environ 150 km2 instrumenté pour le suivi des variables hydrologiques et des populations de salamandres. La colline abrite quatre espèces de salamandres des ruisseaux dont la Salamandre sombre des montagnes (une espèce menacée) ainsi que la Salamandre pourpre (une espèce vulnérable). L'objectif de ce projet est d'utiliser la modélisation hydrogéologique et écologique pour recommander des stratégies de conservation visant à connaître la résilience de ces espèces en présence de changements climatiques. L'approche méthodologique proposée est basée sur trois thèmes étroitement reliés: Thème 1, développer un modèle d'écoulements souterrains dans le but de comprendre l'hydrosystème de la colline et de quantifier la dynamique hydrique des habitats de salamandres; Thème 2, élaborer un modèle centré sur l'individu dans le but de prédire les impacts du climat sur le cycle de vie et la distribution des salamandres des ruisseaux; Thème 3, combiner les deux modèles afin d'évaluer les perspectives de résilience de ces salamandres sur le mont Covey Hill selon différents scénarios climatiques. À ce jour, les modèles d'écoulements souterrains et de salamandres ont été mis au point. Les prochaines étapes du travail consisteront à intégrer à ces modèles les scénarios du climat futur.

Les changements climatiques (CC) sont susceptibles d'avoir des impacts sur tous les organismes vivants en modifiant leurs interactions avec leur environnement et avec les autres organismes, l'amplitude de ces changements pouvant varier selon les régions. La question est de savoir quelle sera la réponse des espèces, en terme d'adaptation, de changement dans l'aire de répartition ou de risque d'extinction, qui entraînera une diminution de la biodiversité. Pour se faire, un processus est en cours dont l'objectif est de créer un système de suivi de la biodiversité (tendances à la hausse ou à la baisse pour divers niveaux trophiques) afin de détecter des changements dus aux CC à diverses échelles spatiales. Dans un premier lieu, nous présenterons les résultats d'un grand sondage auprès de divers groupes liés à la biodiversité visant à connaître leurs priorités en ce qui a trait au suivi de la biodiversité. Par la suite, la méthodologie pour la localisation des futurs sites d'échantillonnage sera présentée, soit l'analyse des zones de plus grandes incertitudes et de plus grands changements prévus par les projections climatiques. Ce programme de suivi, lorsque mis en place, permettra d'être proactif et d'anticiper les effets des CC sur la biodiversité de manière à pouvoir réagir, en termes de protection d'habitats et/ou de populations.

La capacité des écosystèmes et des sociétés humaines à s'adapter aux changements climatiques en cours dépendra de notre capacité à créer des paysages durables avec des réseaux socio-écologiques diversifiés et résilients. Pour atteindre leurs objectifs de conservation de la biodiversité le ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs (MDDEP) a indiqué un besoin de recherche pour élaborer un cadre méthodologique et l'identification d'un réseau de corridors écologiques à l'ouest des Basses-Terres du Saint-Laurent. Afin de répondre à ces besoins notre recherche vise la conception, la modélisation et l'étude sur le terrain d'un réseau écologique avec trois objectifs importants: 1) augmenter la résilience vis-à-vis des changements climatiques des agroécosystèmes de la région en réduisant la fragmentation des habitats naturels; 2) favoriser la traversée des Basses-Terres du Saint Laurent lors de la migration latitudinale des espèces vers le nord; et 3) maintenir la diversité spécifique des habitats naturels. Nous présenterons des résultats préliminaires. Notre projet est basé sur un partenariat entre les agences gouvernementales, les ONG, et les scientifiques. Nous viserons la mis en œuvre d'un réseau écologique pour protéger la biodiversité et les services écologiques de la région, et pour l'adapter aux changements climatiques anticipés pour les siècles à venir.

Cette présentation d'introduction au colloque Écosystèmes, biodiversité et changements climatiques (CC) donne les grandes lignes du cadre de référence et des projets sur lesquels repose le programme ÉcoBioCC d'Ouranos. Ce programme scientifique a été lancé en 2010 et comporte maintenant seize projets de recherche qui visent à augmenter les connaissances sur les impacts des CC anticipés au Québec et à développer des outils d'aide à la décision pour pouvoir soutenir, à plus long terme, des mesures d'adaptation propres aux écosystèmes et à la biodiversité du Québec. Le cadre théorique propose tout d'abord une revue des stratégies d'adaptation aux CC les plus recommandées par la communauté scientifique et, pour chacune d'elles, leur degré de faisabilité dans le contexte québécois. Pour caractériser les projets en cours, nous les présentons sous divers aspects : la diversité des approches utilisées et le contexte spatial. Nous utilisons également un indicateur qui évalue le risque (bénéfices vs incertitudes) des mesures d'adaptation qui pourraient découler de chacun des projets. Ce cadre théorique sert de référence pour le développement du programme ÉcoBIoCC et devrait nous permettre à terme de proposer aux décideurs et planificateurs de l'environnement une stratégie intégrée d'adaptation aux CC pour la conservation des écosystèmes et de la biodiversité du Québec et maintenir les bénéfices que nous en retirons, essentiels pour notre propre adaptation aux CC.