Les régions de toundra de la Terre sont rudes et isolées, si bien que moins d’humains s’y sont installés que dans d’autres environnements. Cependant, les humains ont une longue histoire dans la toundra. Par exemple, les premières personnes qui se sont rendues en Amérique du Nord depuis l’Asie il y a plus de 20 000 ans ont traversé de vastes étendues de toundra sur les deux continents. Depuis lors, l’activité humaine dans les écosystèmes de la toundra s’est accrue, principalement par l’approvisionnement en nourriture et en matériaux de construction. L’homme a modifié le paysage par la construction de résidences et d’autres structures, ainsi que par l’aménagement de stations de ski, de mines et de routes. La chasse, le forage pétrolier et d’autres activités ont pollué l’environnement et menacé la faune des écosystèmes de la toundra. Les spécialistes de l’environnement s’inquiètent du fait que l’expansion continue de ces activités – ainsi que le rejet de polluants atmosphériques, dont certains appauvrissent la couche d’ozone, et de gaz à effet de serre, qui accélèrent le changement climatique – a commencé à affecter l’intégrité et la durabilité mêmes des écosystèmes de la toundra arctique et alpine. Par exemple, l’augmentation de la fréquence des incendies dans la toundra diminuerait la couverture de lichens, ce qui pourrait, à son tour, potentiellement réduire les habitats des caribous et les ressources de subsistance d’autres espèces arctiques.
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Les effets du changement climatique sur les régions de la toundra ont fait l’objet d’une grande attention de la part des scientifiques ainsi que des décideurs et du public. Cette attention découle en partie de la grande sensibilité de la toundra à la tendance générale du réchauffement climatique. Alors que la température moyenne de l’air à la surface du globe a augmenté d’environ 0,9 °C (environ 1,5 °F) depuis 1900, la température moyenne de l’air à la surface dans l’Arctique a augmenté de 3,5 °C (5,3 °F) au cours de la même période. De nombreuses parties de la région ont connu plusieurs années consécutives de chaleur hivernale record depuis la fin du XXe siècle. Dans certains endroits, cette chaleur hivernale record a été sans précédent ; en 2016, les températures moyennes hivernales sur trois mois dans l’archipel norvégien du Svalbard étaient supérieures de 8 à 11 °C (14,4 à 19,8 °F) à la moyenne de 1961 à 1990. La plupart des climatologues s’accordent à dire que cette tendance au réchauffement va se poursuivre, et certains modèles prévoient que les terres émergées des hautes latitudes seront 7 à 8 °C (12,6 à 14,4 °F) plus chaudes à la fin du XXIe siècle qu’elles ne l’étaient dans les années 1950.
Le réchauffement climatique a déjà produit des changements détectables dans les écosystèmes de la toundra arctique et alpine. Ces écosystèmes sont envahis par des espèces d’arbres migrant vers le nord depuis la ceinture forestière, et les zones côtières sont affectées par l’élévation du niveau de la mer. Ces deux phénomènes réduisent l’étendue géographique de la toundra arctique. Parmi les autres changements qui se produisent dans les toundras arctiques et alpines, citons l’augmentation de la densité des arbustes, un dégel printanier plus précoce et un gel automnal plus tardif, une diminution des habitats pour les animaux indigènes et une décomposition accélérée de la matière organique dans le sol. Ces processus peuvent en fait contribuer à un réchauffement plus important dans la toundra que dans d’autres régions. Par exemple, les climatologues soulignent que les surfaces plus sombres des conifères verts et des zones libres de glace réduisent l’albédo (réflectance de la surface) de la Terre et absorbent davantage de rayonnement solaire que la neige et la glace de couleur plus claire, ce qui augmente le taux de réchauffement.
L’un des changements en cours les plus frappants dans l’Arctique est la fonte rapide de la glace de mer. Certains modèles climatiques prévoient que, dans la première moitié du XXIe siècle, la glace de mer d’été disparaîtra de l’océan Arctique. L’absence de glace d’été amplifierait la tendance actuelle au réchauffement dans les régions de la toundra arctique ainsi que dans les régions situées au-delà de la toundra, car la glace de mer reflète beaucoup plus facilement la lumière du soleil que l’océan ouvert et a donc un effet de refroidissement sur l’atmosphère. En outre, les recherches indiquent que le retrait de la glace de mer augmenterait la productivité de la végétation de la toundra, et l’accumulation de la biomasse végétale qui en résulterait pourrait entraîner des événements plus extrêmes, tels que de grands incendies de toundra. Enfin, un océan Arctique libre de glace faciliterait l’accès aux latitudes septentrionales élevées pour les activités récréatives et industrielles, ce qui exercerait probablement un stress supplémentaire sur les plantes et les animaux de la toundra et compromettrait la résilience de l’écosystème de la toundra lui-même. Dans les toundras alpines également, le réchauffement climatique pourrait encourager davantage d’activités humaines et accroître les dommages causés aux populations végétales et animales qui s’y trouvent.
Le sort du pergélisol dans un monde plus chaud est une question particulièrement importante. Ensemble, la toundra et la taïga représentent environ un tiers du stockage mondial de carbone dans le sol, et une grande partie de ce carbone est liée au pergélisol sous forme de matière organique morte. Une partie de cette matière organique a été préservée pendant plusieurs milliers d’années, non pas parce qu’elle est intrinsèquement difficile à décomposer, mais parce que la terre est restée gelée. Le dégel du pergélisol exposerait la matière organique à la décomposition microbienne, ce qui libérerait du carbone dans l’atmosphère sous forme de CO2 et de méthane (CH4). Les taux de décomposition microbienne sont beaucoup plus faibles dans des conditions anaérobies, qui libèrent du CH4, que dans des conditions aérobies, qui produisent du CO2 ; cependant, le CH4 a un potentiel de réchauffement à effet de serre environ 25 fois supérieur à celui du CO2. L’Arctique est un puits (ou un dépôt) net de CO2 atmosphérique depuis la fin de la dernière période glaciaire. Dans le même temps, cependant, la région a été une source nette de CH4 atmosphérique, principalement en raison de l’abondance des zones humides dans la région.
De nombreux autres facteurs affectent l’échange de composés contenant du carbone entre la toundra et l’atmosphère. Les feux de toundra libèrent du CO2 dans l’atmosphère, et il est prouvé que le réchauffement climatique des dernières décennies a augmenté la fréquence et la gravité des feux de toundra dans l’Arctique. En revanche, une plus grande productivité végétale résultant d’une saison de croissance plus longue et plus chaude pourrait compenser une partie des émissions de carbone dues à la fonte du pergélisol et aux feux de toundra. En effet, les écologistes et les climatologues notent qu’il existe une grande incertitude quant à l’avenir du cycle du carbone dans l’Arctique au cours du 21e siècle. Ils s’inquiètent toutefois du fait qu’un transfert net de gaz à effet de serre des écosystèmes de la toundra vers l’atmosphère a le potentiel d’exacerber les changements du climat de la Terre par le biais d’une boucle de rétroaction positive, dans laquelle de petites augmentations de la température de l’air à la surface déclenchent une chaîne d’événements qui conduisent à un réchauffement supplémentaire.
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Feng Sheng Hu