Le programme antarctique australien prépare une tour d’observation équipée de capteurs environnementaux qui fera partie du « Antarctic Near-Shore and Terrestrial Observation System » (ANTOS) et qui permettra de surveiller les communautés végétales anciennes situées à proximité de la station Casey.
Les coussins de mousse centenaires se blottissent entre les rochers et les pierres et se développent particulièrement bien dans les creux où l’humidité s’accumule. Les lichens, les microbes et les invertébrés du sol font également partie de l’écosystème unique qui s’est développé sur la péninsule Bailey, dans l’est de l’Antarctique, où se trouve également la station australienne Casey. Cette région abrite la communauté végétale la plus importante et la plus développée de tout le continent antarctique.
Afin de surveiller l’état de santé et les changements que cette communauté – exceptionnellement diversifiée pour l’Antarctique – subit en raison du changement climatique, des chercheurs du Programme Antarctique australien et de l’Université de Wollongong travaillent sur une tour de surveillance équipée de nombreux capteurs environnementaux. Il s’agit d’un autre élément du « Antarctic Near-Shore and Terrestrial Observation System » (ANTOS) – un réseau en cours de construction de tours de haute technologie qui surveillent les variations et les changements écologiques et biologiques sur un total de 25 sites antarctiques présentant une biodiversité importante. L’ANTOS est développé par un groupe d’experts du Comité scientifique pour la recherche en Antarctique (SCAR).
« La tour nous permettra de surveiller en permanence l’environnement de la mousse, ce qui nous permettra de collecter des données en temps réel lors d’événements tels que les vagues de chaleur de 2008, 2020 et 2022 », a déclaré dans un communiqué de presse de la Division antarctique australienne (AAD) Sharon Robinson, professeure à l’Université de Wollongong et membre du comité directeur de l’ANTOS.
La végétation antarctique lutte contre le réchauffement et la sécheresse
Dans une étude de synthèse datant de 2022, Claudia Colesie, maître de conférences en physiologie végétale à l’Université d’Édimbourg et également membre du comité directeur de l’ANTOS, et d’autres auteurs ont examiné l’impact des changements climatiques sur la végétation de l’Antarctique :
Les mousses sont très répandues dans l’Antarctique et réagissent différemment au réchauffement. Alors que les températures plus chaudes favorisent la croissance dans la péninsule Antarctique, on observe une diminution de la croissance des mousses sur les îles Windmill dans l’est de l’Antarctique, en raison d’un assèchement croissant.
Les lichens sont également très répandus dans l’Antarctique et sont considérés comme des indicateurs sensibles aux changements de température. Leur taux de croissance est étroitement lié aux températures locales, et un réchauffement pourrait favoriser leur croissance. Cependant, des changements climatiques rapides et imprévisibles pourraient perturber les relations symbiotiques des lichens et menacer ainsi leur survie. Un autre risque pour les lichens est le « snowkill », où l’augmentation des chutes de neige et la prolongation de la couverture neigeuse affectent la croissance et la survie des lichens.
Les deux seules espèces de plantes vasculaires de l’Antarctique, Deschampsia antarctica et Colobanthus quitensis, montrent une expansion significative en raison de l’augmentation des températures. Ces deux espèces colonisent de plus en plus de nouveaux sites, mais le réchauffement les rend également plus vulnérables aux dommages causés par le gel, ce qui pourrait compromettre leur survie à long terme.
Les algues et cyanobactéries de l’Antarctique, en particulier les algues des neiges, pourraient atteindre des altitudes plus élevées en raison du réchauffement et de la fonte des neiges, mais pourraient également perdre leur habitat. Des événements de réchauffement épisodiques pourraient également déstabiliser les microhabitats stables dans les trous à cryoconite sur les glaciers, ce qui pourrait affecter les communautés microbiennes dans ces trous.
Des réactions à l’échelle de l’écosystème sont également observées, la végétation antarctique s’implantant de plus en plus dans les zones nouvellement libres de glace. Cette expansion pourrait entraîner des changements dans les communautés microbiennes du sol et, par conséquent, des changements dans les propriétés physico-chimiques du sol. A l’avenir, l’immigration d’espèces étrangères et la concurrence pourraient également augmenter, avec des conséquences sur la composition de ces communautés.
Les communautés végétales sous surveillance
« Les mesures microclimatiques effectuées depuis la tour permettront d’étudier les causes de ces changements et d’améliorer notre compréhension des effets climatiques locaux et régionaux sur ce site important », a déclaré le Dr Jane Wasley, biologiste à la Division antarctique australienne.
Le Dr Krystal Randall, biologiste et spécialiste de la modélisation microclimatique à l’Université de Wollongong, a également expliqué que la tour supporte des capteurs à des hauteurs de un, deux et quatre mètres au-dessus du sol afin de répondre aux exigences du programme « CryoNet » de l’Organisation météorologique mondiale. Cela permet de garantir la comparabilité avec d’autres systèmes d’observation météorologique.
« En mesurant le vent, l’humidité relative et la température de l’air à ces trois altitudes, nous enregistrons des profils climatiques verticaux qui sont cohérents avec d’autres systèmes météorologiques », explique le Dr Randall. « Ces données peuvent être utilisées dans des modèles pour mieux comprendre les conditions climatiques auxquelles la vie en Antarctique est soumise ».
En plus des capteurs météorologiques, d’autres mesurent le rayonnement photosynthétiquement actif – les longueurs d’onde de la lumière que les mousses utilisent pour la photosynthèse – ainsi que la hauteur de neige, la pénétration de la lumière à travers la neige, l’humidité du sol et le rayonnement net. « Comme les mousses antarctiques changent de couleur en cas de stress, nous avons également installé une caméra pour détecter les changements visuels dans l’écosystème », ajoute-t-elle.
Le « cerveau » du système est un ordinateur IA spécial qui traite en permanence les données et les images provenant des capteurs, extrait les informations pertinentes et transmet une quantité minimale de données à l’Australie.
Jusqu’à présent, six tours de surveillance terrestres ont été installées par la Nouvelle-Zélande et l’Italie, et trois tours marines par la Nouvelle-Zélande, sur des sites importants pour la biodiversité en Antarctique, comme l’indique le dernier rapport ANTOS disponible, datant de 2022.
Des essaims de drones autonomes pour la surveillance des zones isolées
L’équipe du projet ANTOS prévoit également d’étendre la surveillance à des régions isolées à forte biodiversité à l’aide de nuées de drones autonomes en cours de développement.
« Les drones seront capables de cartographier la biodiversité et de collecter des signatures visuelles de la santé à partir de sites plus éloignés, de manière régulière et tout au long de l’hiver, surmontant ainsi les défis liés au déplacement des personnes sur le terrain », a déclaré Dana Bergstrom, professeure à l’Université de Wollongong et responsable du projet australien ANTOS, dans le communiqué de presse.
Bien que l’utilisation de drones présenterait des avantages considérables, elle comporte également des risques potentiels, notamment pour l’environnement antarctique. Les manchots, les oiseaux de mer et d’autres animaux sauvages pourraient être stressés ou perturbés dans leur comportement naturel par le bruit et la présence des drones.
De plus, les conditions climatiques extrêmes de l’Antarctique pourraient entraîner des pannes techniques et des crashs, détruisant ainsi des habitats sensibles ou en les polluant avec des pièces perdues. L’utilisation d’essaims de drones augmente également le risque de collisions, qui pourraient également entraîner une contamination de l’environnement.
Enfin, dans les conditions météorologiques extrêmes de l’Antarctique, il existe également un risque de perte de données.
Cependant, jusqu’à ce que cette vision soit prête à être mise en œuvre, les tours collecteront des données importantes sur les communautés biologiques. La tour australienne sera érigée lors d’une prochaine saison de terrain en Antarctique, une fois que l’optimisation de la conception sera terminée.
Julia Hager, Polar Journal AG
Lien vers ANTOS : https://scar.org/science/cross/antos
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