Ilots de végétation : la réponse des écosystèmes arides au manque d’eau

Une étude internationale portant sur plus de 100 sites s’est penchée sur la manière dont les plantes occupent l’espace dans les écosystèmes arides. Elle montre que cette occupation change en fonction des conditions d’aridité, ce qui maintient une fertilité du sol élevée malgré des conditions stressantes. Ces résultats, publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, représentent une avancée significative pour comprendre la relation entre structure spatiale de la végétation et résilience des écosystèmes arides. Ils pourraient permettre de mettre en place des indicateurs de dégradation pertinents pour de nombreux autres écosystèmes.

Les écosystèmes arides couvrent plus de 40 % des terres émergées et hébergent un tiers de la population mondiale. Ils sont particulièrement fragiles face aux changements climatiques et anthropiques à venir car ils sont enclins à basculer soudainement vers un état désertique, parfois de façon difficilement réversible.

Si les structures spatiales de la végétation dans ces écosystèmes fascinent depuis longtemps les scientifiques en raison de leur aspect morcelé surprenant (voir Fig. 1), nous avons peu de preuves empiriques des conséquences qu’ont ces structures sur la santé des sols des écosystèmes arides (gages de leur fonctionnement et de leur résilience à des perturbations telles que les sécheresses).

Notre étude combine des données empiriques de 115 sites à travers le monde, des modèles mathématiques et des données de télédétection. Nous montrons que la façon dont les plantes occupent l’espace permet aux écosystèmes arides sains de s'adapter à des conditions environnementales changeantes, telles que la pénurie d'eau, en ajustant la taille et la forme des îlots de végétation. De plus, cet ajustement spatial est associé à une fertilité du sol qui reste élevée malgré des conditions environnementales plus stressantes. En revanche, nous montrons que cette capacité d’adaptation est perdue dans les écosystèmes les plus dégradés (dont la fertilité du sol et le couvert végétal sont faibles).

Ces résultats mettent en évidence le rôle crucial de la structure spatiale de la végétation dans la résilience des écosystèmes arides. Les résultats révèlent que ces structures spatiales ne se forment pas seulement en réponse à des conditions environnementales stressantes, mais qu'elles donnent également aux écosystèmes arides la capacité de s'adapter à des conditions changeantes tout en maintenant leur fonctionnement.

Nos résultats représentent une avancée significative dans le développement d’indicateurs basés sur la structure spatiale afin d’aider à la gestion et préservation des écosystèmes arides dans un monde plus chaud et sec. Ils pourraient avoir des applications dans d’autres systèmes naturels tels que les communautés microbiennes, les savanes, les tourbières, ou encore les zones humides côtières.