Fonte des glaciers andins : le páramo en danger

La fonte des glaciers tropicaux

Depuis la fin des années 1970, les glaciers andins fondent à une vitesse sans précédent et perdent ainsi 0,76 mètre d’équivalent en eau par an, une vitesse de fonte qui dépasse celle de tous les autres glaciers du monde.

La hausse des températures et de l’humidité de l’air a déjà grandement réduit leurs étendues. Ces changements climatiques sont principalement liés à l’augmentation de la fréquence et de la durée des événements du Niño ainsi qu’au réchauffement de la troposhère.

En Colombie par exemple leur surface a diminué de 50% au cours des 50 dernières années. Il en va de même pour les glaciers péruviens de la Cordillera Huaytapallana ayant été réduit de moitié entre 1984 et 2011, ainsi que ceux de la Cordillera Vilcanato ayant perdu 25% de leur surface entre 1976 et 2010. Finalement il est probable que les glaciers présents sous 5 400 mètres disparaissent dans les prochaines décennies.

La fonte rapide des glaciers tropicaux andins n’est pas sans conséquences sur les écosystèmes uniques qu’ils surplombent et qui en dépendent comme le páramo. Situées entre la limite supérieure des forêts et celle inférieure des glaciers, ces formations arbustives et herbacées s’étendent du Nord du Pérou au Venezuela.

Le páramo, écosystème emblématique des Andes, est un hotspot de la diversité hébergeant plus de 3 400 espèces de plantes vasculaires avec un taux élevé d’espèces endémiques.

Cet écosystème rend aussi de nombreux autres services écologiques notamment en fournissant de l’eau pour les villes voisines, l’agriculture, l’activité minière et la production d’énergie hydroélectrique.

Les glaciers, des indicateurs clés des changements climatiques

Les glaciers de montagne sont des indicateurs précis des changements climatiques. En effet la longueur et le volume des glaciers sont dépendants de deux variables clés des changements climatiques : la température et les précipitations.

Pourquoi les glaciers tropicaux sont-ils particulièrement sensibles à ces variations climatiques ?

Tout d’abord, l’absence de saisonnalité thermique entraîne une fonte constante de leur partie inférieure. De plus, la quantité considérable d’énergies échangées entre les sols et l’atmosphère à ces latitudes ainsi que l’absence de couverture neigeuse à plus faible altitude entraîne une accélération de la fonte.

Pourquoi leur disparition est-elle si alarmante ?

Vu leur faible importance au niveau planétaire, la disparition des glaciers tropicaux joue un rôle mineur dans la montée des eaux au contraire de la fonte des glaciers alpin des hautes et moyenne latitudes. Néanmoins la disparition de ces glaciers est inquiétante pour d’autres raisons.

Pendant la saison sèche dans les régions andines (avril à septembre) l’eau nécessaire à l’agriculture, la production d’hydroélectricité et la consommation humaine provient uniquement des eaux stockée dans les glaces. La fonte rapide des glaciers entraîne une augmentation immédiate des débits fluviaux et de la recharge des eaux souterraines diminuant les apports en eau durant la saison sèche. Bien que l’augmentation de la pression démographique dans ces régions et l’intensification de l’agriculture destinée à l’exportation soient les principaux facteurs entraînant des pénuries en eau, la disparition des glaciers complique encore les stratégies de conservation de l’eau exacerbant les conflits liés à l’accès à l’eau.

De plus, la fonte des glaces entraînerait une diminution de la stabilité des sols ce qui pourrait augmenter la récurrence et l’intensité de catastrophes naturelles liées aux glaciers et volcans andins. Au cours du siècle passé, ces événements extrêmes ont déjà eu des conséquences dramatiques sur les communautés locales comme ce fut le cas lors de la série d’avalanches du mont Huascaran au Pérou ou encore les éruptions volcaniques du Nevado del Ruiz en Colombie en 1985 qui ont notamment mené à la tragédie d’Armero tuant plus de 23 000 personnes. Une potentielle augmentation de l’incidence de ces catastrophes réduirait encore la résilience des populations locales.

Impact sur les écosystèmes andins

La fonte des glaces associée à la hausse des températures affectent la faune et la flore des écosystèmes andins.

En effet, la disparition des glaciers entraine la transformation du paysage via la formation de nouveaux lacs et zones humides créant de nouveaux écosystèmes et abritant de nouvelles communautés.

Cette fonte des glaces, bien que promouvant l’établissement de nouvelles espèces, entraine surtout une réduction de la diversité locale et régionale principalement celle des macroinvertébrés aquatiques touchés en premier lieu par les changements de température et de turbidité des eaux. La migration verticale des espèces est difficile à quantifier dans les tropiques du a un manque de surveillance à long terme.

Néanmoins, une étude basée sur les écrits d’Alexander von Humboldt décrivant en 1802 les zones de végétation sur les flancs du volcan du Chimborazo rapporte un déplacement des espèces de 500 mètres en moyenne. Une autre étude se concentrant sur les amphibiens dans la chaine de montagne de Vilconato (Pérou) mentionne une migration verticale de 150 à 200 mètres pour les espèces concernées.

Les écosystèmes les plus impactés seront probablement les écosystèmes entre la limite inférieure des glaciers et celle supérieure des forêts, dépendant des apports en eaux des glaciers ainsi que réduit en taille par la migration verticale des espèces. Ces écosystèmes sont notamment les bofedales en Bolivie et au Pérou (zone humide d’altitude) ainsi que le páramo.

Des amphibiens aux pieds des glaciers

Au Pérou, dans la chaine de montagne de Vilconato, la rapide fonte des glaciers a entrainé une migration verticale de 150 à 200 mètres des amphibiens, en particuier 3 espèces d’amphibiens : Telmatobius marmoratus (« marbled water frog »), Rhinella spinulosa (crapaud des Andes), and Pleurodema marmoratum (« marbled four eyed frog ») ont été observées de 5200 à 5400 mètres dans des zones nouvellement déglacées.

La rapide fonte a entrainé la formation de nouveaux points d’eaux ainsi que des transformations des formations végétales dominantes qui sont passées d’un paysage composé majoritairement d’Azorelles (coussin des Andes) à des formations herbacées.

Mais, bien que les communautés d’amphibiens ne montrent pas de signe de déclin apparent, quelle est la capacité de ces communautés nouvellement formées à s’adapter à ce nouvel environnement au long terme ? Les amphibiens semblent en effet dépendre des plantes à coussin notamment pour leur capacité à retenir les eaux des glaciers.

Les changements observés dans ces communautés alpines sont extrêmement rapides et il est difficile de prédire les réponses des communautés et des espèces encore compliquées par les variations dans les dynamiques des pathogènes et attaque fongiques.

Le páramo, un berceau de diversité à première vue pourtant impropre à la vie

Les páramos sont des écosystèmes andins qui se retrouvent entre 2 800 et 4 800 mètres d’altitude. Les conditions environnementales auxquelles la végétation de ces écosystèmes est exposée sont extrêmes : variations de températures journalières élevées, faibles précipitations, gel nocturne, température moyenne de moins de 10° Celsius mais aussi une faible pression atmosphérique, des vents forts et des rayonnements UV élevés.

Durant le Pléistocène la succession de cycles glaciaires-interglaciaires a entrainé une rapide diversification de la flore alpine neotropicale. En effet, les périodes de glaciations ont entrainé des périodes de contact entre les páramos via une expansion des aires préalablement occupées. Ces périodes de connectivité suivies de périodes d’isolement durant les périodes interglaciaires combinées à la pression sélective des conditions climatique extrêmes semblent expliquer la flore exceptionnellement riche du páramo ainsi que son haut taux d’endémisme.

Du Nord du Pérou jusqu’au Sud de l’Équateur le climat est marqué par une saisonnalité forte des précipitations et les formations végétales sont principalement dominées par des espèces du genre Calamagrostis. Du Nord de l’Equateur jusqu’au Venezuela le páramo devient de plus en plus humide et le paysage se diversifie. Arrivé en Colombie le páramo héberge environ 4700 espèces de plantes (17% de la flore du pays).

Bien que les formations végétales varient selon les régions, le páramo peut se diviser en trois zones principales :

• Le superpáramo (4 000 à 5 000 mètres)

  Le superpáramo est le moins affecté par les activités humaines mais présente aussi les conditions abiotiques les plus extrêmes. Il semble à première vue complètement désert mais il héberge une collection de plantes très adaptées aux conditions. À titre d’exemple, on retrouve notamment Azorella pedunculata (Apiaceae), Hypochaeris sessiliflora, Senecio canescens (Asteraceae), Plantago sericea ssp. nubigena (Plantaginaceae), Astragalus geminiflorus, Lupinus alopecuroides (Fabaceae).

• Le páramo (3 500 à 4 100 mètres)

  Ensuite le páramo ou « grass paramo » est la zone la plus emblématique de l’écosystème avec les symboliques et endémiques « frailejones » du genre Espeletia, des astéracées pachycaules dont les larges troncs surplombés par d´amples rosettes (appelées aussi rosettes caulescentes) semblent veiller sur les lieux.

  Dans les plus hautes altitudes de cette zone on retrouve aussi de larges étendues de plantes en coussin (« cojines ») dominées par des espèces tels que Plantago rigida (Plantaginaceae), Distichia muscoides (Juncaceae) ou encore Azorella pedunculata (Apiaceae). On retrouve aussi les communautés herbacées communément appelées « pajonales » composées principalement de Calamagrostis recta ou Calamagrostis effusa mais aussi des espèces du genre Lupinus ou Paepalanthus.

• Le subpáramo (3 000 à 3 500 mètres)

  Finalement, le subpáramo est caractérisé par des espèces ligneuses et arbustives dont beaucoup appartiennent à la famille des Asteracées du genre Baccharis (exemple : Baccharis tricuneata), Scrophulariaceae (exemple : Aragoa abietina), Diplostephium (exemple : Diplostephium schultzii), Senecio (exemple : Senecio formosus). On retrouve aussi des espèces d’autres familles comme celle des Aquilofoliaceae avec le genre Ilex (exemple : Ilex kunthiana) ou encore des Clusiaceae avec le genre Hypericum (exemple : Hypericum strictum).

  Les espèces d’arbres sont rares dans le monde à ces altitudes. Néanmoins, quelques forêts de Polylepis subsistent encore. Ces formations arbustives se retrouvent souvent mélangées avec les communautés herbacées décrites plus haut car les limites de ces zones ne sont pas clairement définies et ne s’appliquent pas à tous les páramos.

Bien que la diversité de la faune du páramos soit relativement faible, son intérêt et importance n’est pas à négliger. On citera notamment des mammifères comme le puma (Felis concolor), l’ours à lunette (« oso de anteojos », Tremarctos ornatus), le daguet rouge (Mazama americana), le lapin (Sylvilagus brasiliensis), ou encore le coati des montagnes (Nasuella olivacea). Du coté des oiseaux on retiendra les fameux condors des Andes (Vultur gryphus), le faucon (exemple : Phalcoboenus carunculatus) et les colibris de la familles des Trochilidae(exemple : Patagona gigas).

Frailejones, emblèmes des páramos

Le genre Espeletia endémique des Andes tropicales est le groupe taxonomique le plus représentatif du páramo avec plus de 72 espèces décrites à ce jour. Leur nom commun « frailejon » (prononcé fry-lay-hón) signifie « grand moine » en référence à leur allure dans le brouillard des páramos.

Ce genre est souvent utilisé comme exemple de la rapidité de diversification des espèces végétales du páramo et du succès adaptatif. L’origine de ces espèces semble être les façades ouest de la Cordillère de Merida d’où les populations se sont ensuite répandues via deux routes : une le long des Andes du Venezuela et l’autre vers l’Ouest et le Sud à travers les Andes colombiennes jusqu’au Nord de l’Equateur.

Pour citer quelques espèces on retrouve notamment Espeletia shultzii au Venezuela dans la province de Merida, Espeletia boyacensis, Espeletia grandiflora, Espeletia argentea et Espeletia uribei dans les páramos de la Cordillère orientale colombienne, Espeletia hartwegiana subsp. centroandina dans ceux de la cordillère centrale et Espeletia frontinoensis dans le páramo de Frontino sur la cordillère occidentale.

Le genre Espeletia représente non seulement un exemple de radiation évolutive mais aussi de succès adaptatif et d’évolution convergente. En effet leur large tronc recouvert de feuilles sénescentes et surmonté d’une rosette semble être des adaptations particulières au climat tropical froid. On retrouve donc des espèces développant des formes de croissance similaires dans les hautes montagnes d’Afrique équatorial avec les genres Senecio et Lobelia ainsi que sur les volcans de certaines iles Hawaiennes avec le genre Agryroxiphium.

Un château d’eau pour les villes et villages des vallées inter-Andines

Le páramo agit comme une source d’eau permanente pour les régions du Nord des Andes. Cette capacité à stocker et réguler les apports en eau provient de l’interaction de différents facteurs éco-hydrologiques augmentant le rendement hydrologique de cet écosystème.

Tout d’abord, les sols (Andosols et Histosols) ont une haute capacité de rétention d’eau ainsi qu’une porosité élevée provenant de l’accumulation de matière organique et de cendres volcaniques Ensuite la faible saisonnalité et le climat froid et humide ainsi que l’évapotranspiration exceptionnellement faible de la végétation permettent un écoulement lent et constant des eaux.

En effet, bien que l’intensité des radiations solaires élevées et la vitesse des vents augmentent les demandes évaporatives, les pertes en eau de ces écosystèmes sont extrêmement faibles. En moyenne entre 1,8 et 2 millimètres par jour d’eau sont libérés par évapotranspiration dans les páramos en Equateur, Bolivie et Pérou et autour de 0,6 à 0,8 millimètres dans les páramos colombiens. Ces taux d’évaporation très faibles permettraient d’amortir les effets de la fonte des glaciers dont les pertes en eau par sublimation sont encore plus faibles. Cette faible évapotranspiration est principalement due à la haute humidité de l’air, le brouillard fréquent et les adaptations particulières de la végétation.

Un écosystème menacé

Les aires occupées par ces écosystèmes sont aujourd’hui en déclin pour différentes raisons. La végétation de haute altitude, adaptée aux conditions climatiques exceptionnelles, n’a que peu ou pas de possibilité de lutter contre la hausse des températures. La migration à plus haute altitude est physiquement impossible et la spécificité de leur physiologie et morphologie ne leur permettent pas de rivaliser avec les espèces pionnières et généralistes qui ont déjà commencé à coloniser ces terres autrefois trop extrêmes.

En dehors de l’impact des changements climatiques, l’expansion de l’agriculture intensive et l’augmentation de la pression démographique poussent les populations rurales à cultiver et élever leur bétail à des altitudes de plus en plus élevées. Ces activités ont des effets irréversibles sur la structure et la composition des sols ce qui complique encore la restauration de ces systèmes.

La liste ne s’arrête pas là, la richesse des sols du páramo attire l’attention des compagnies minières. L’apparition de nouvelles espèces d’insectes phytophage et champignons parasites menace aussi la flore des páramo. Par exemple, dans le páramo de Chingaza (Est de Bogota) une nouvelle espèce de papillon de nuit du genre Oidaematophorus a été décrite. Cette espèce nommée Oidaematophorus espeletiae s’attaque au méristème des feuilles d’Espeletia grandiflora et Espeletia uribei entrainant de considérables dommages chez les individus de ces espèces clés.