Les éruptions volcaniques qui ont réchauffé la planète il y a des millions d’années éclairent la façon dont les plantes évoluent et régulent le climat

Les scientifiques cherchent souvent des réponses aux défis les plus urgents auxquels l’humanité est confrontée dans la nature. En ce qui concerne le réchauffement climatique, l’histoire géologique offre une perspective unique à long terme.

L’histoire géologique de la Terre est rythmée par des périodes d’éruptions volcaniques catastrophiques qui ont libéré d’énormes quantités de carbone dans l’atmosphère et les océans. Cette augmentation du carbone a déclenché un réchauffement climatique rapide qui a entraîné des extinctions massives sur terre et dans les écosystèmes marins. Ces périodes de volcanisme ont peut-être également perturbé les systèmes de régulation du carbone et du climat pendant des millions d’années.

Déséquilibre écologique

Des géologues et spécialistes de l’environnement de l’ETH Zurich ont dirigé une équipe internationale de chercheurs de l’Université d’Arizona, de l’Université de Leeds, du CNRS de Toulouse et de l’Institut fédéral suisse de recherche sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) dans une étude sur la manière dont la végétation réagit et évolue en réponse aux changements climatiques majeurs et sur la manière dont ces changements affectent le système naturel de régulation du carbone et du climat de la Terre.

Les résultats ont été publiés dans la revue Science.

S’appuyant sur des analyses géochimiques des isotopes présents dans les sédiments, l’équipe de recherche a comparé les données avec un modèle spécialement conçu, qui comprenait une représentation de la végétation et de son rôle dans la régulation du système climatique géologique.

Ils ont utilisé ce modèle pour tester la façon dont le système terrestre réagit à la libération intense de carbone due à l’activité volcanique dans différents scénarios. Ils ont étudié trois changements climatiques importants dans l’histoire géologique, notamment l’événement des pièges sibériens qui a provoqué l’extinction massive du Permien-Trias il y a environ 252 millions d’années.

Taras Gerya, professeur à l’ETH Zurich, souligne : « L’événement des pièges sibériens a libéré quelque 40 000 gigatonnes (Gt) de carbone sur une période de 200 000 ans. L’augmentation des températures moyennes mondiales qui en a résulté, entre 5 et 10 °C, a provoqué l’extinction la plus grave jamais enregistrée sur Terre dans les archives géologiques. »

Bouger, s’adapter ou périr

« La récupération de la végétation après l’événement des pièges sibériens a pris plusieurs millions d’années et pendant cette période, le système de régulation du carbone et du climat de la Terre aurait été faible et inefficace, entraînant un réchauffement climatique à long terme », explique l’auteur principal, Julian Rogger, ETH Zurich.

Les chercheurs ont découvert que la gravité de tels événements est déterminée par la vitesse à laquelle le carbone émis peut être renvoyé à l’intérieur de la Terre, séquestré par l’altération des minéraux silicatés ou par la production de carbone organique, éliminant ainsi le carbone de l’atmosphère terrestre.

Ils ont également constaté que le temps nécessaire au climat pour atteindre un nouvel état d’équilibre dépendait de la vitesse à laquelle la végétation s’adaptait à l’augmentation des températures.

Certaines espèces se sont adaptées en évoluant, d’autres en migrant géographiquement vers des régions plus froides. Cependant, certains événements géologiques ont été si catastrophiques que les espèces végétales n’ont tout simplement pas eu le temps de migrer ou de s’adapter à l’augmentation soutenue des températures. Les conséquences de ces événements ont laissé leur empreinte géochimique sur l’évolution du climat pendant des milliers, voire des millions d’années.

La crise climatique actuelle provoquée par l’homme

Quelles sont les conséquences de cette évolution sur le changement climatique d’origine humaine ? L’étude a montré que la perturbation de la végétation a augmenté la durée et la gravité du réchauffement climatique dans le passé géologique. Dans certains cas, il a fallu des millions d’années pour atteindre un nouvel équilibre climatique stable en raison d’une capacité réduite de la végétation à réguler le cycle du carbone de la Terre.

«Nous nous trouvons aujourd’hui dans une crise bioclimatique mondiale majeure», commente Loïc Pellissier, professeur d’évolution des écosystèmes et des paysages à l’ETH Zurich et au WSL.

« Notre étude démontre le rôle du fonctionnement de la végétation pour se remettre des changements climatiques brutaux. Nous libérons actuellement des gaz à effet de serre à un rythme plus rapide que tout autre événement volcanique précédent. Nous sommes également la principale cause de la déforestation mondiale, ce qui réduit fortement la capacité des écosystèmes naturels à réguler le climat.

« Cette étude, à mon avis, constitue un « signal d’alarme » pour la communauté internationale. »