Larocque, Marie; Parrott, Lael; Green, David; Lavoie, Martin; Pellerin, Stéphanie; Levison, Jana; Girard, Philippe et Ouellet, Marie-Audray
(2013).
Modélisation hydrogéologique et modélisation des populations de salamandres sur le mont Covey Hill:perspectives pour la conservation des habitats en présence de changements climatiques: rapport final.
Université du Québec à Montréal, Ouranos: consortium sur la climatologie régionale et l'adaptation aux changements climatiques, Montréal, Projet #554007–107, 87 p.
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Résumé
Les écosystèmes sont naturellement adaptés pour faire face aux aléas du climat mais cette
capacité est menacée par la rapidité des changements climatiques actuels. Les changements
climatiques observés et anticipés sont considérés comme une grave menace à la biodiversité.
Déjà connues comme ayant un statut précaire, les espèces vulnérables ou menacées sont
d’autant plus sensibles à des modifications de leur habitat. L'exemple de la salamandre
sombre des montagnes (Desmognathus ochrophaeus) au mont Covey Hill est typique de
cette problématique. L'habitat de cette salamandre est intimement lié aux résurgences d’eau
souterraine dont la dynamique hydrologique est contrôlée indirectement par le climat, par
l’entremise de la recharge en eau souterraine. Toutefois, le contrôle qu'exercent les variables
hydrologiques sur le maintien de cette population de salamandres est à peu près inconnu.
Ces connaissances sont nécessaires pour définir des stratégies d'adaptation aux
changements climatiques qui permettront de maintenir ou d'améliorer les chances de survie
des espèces visées. Les études à l’échelle locale sont particulièrement cruciales dans ces
environnements vulnérables situés près de la source des cours d'eau (zones amont ou
headwater basins) qui jouent un rôle hydrologique et écosystémique majeur.
Ce projet vise une application de la modélisation hydrologique et écologique sur le
Laboratoire naturel du mont Covey Hill, un site d'environ 150 km2 instrumenté pour le suivi de
variables hydrologiques et des populations de salamandres. La colline abrite la salamandre
sombre des montagnes (Desmognathus ochrophaeus), une espèce désignée menacée, ainsi
que la salamandre pourpre (Gyrinophilus porphyriticus), une espèce désignée vulnérable.
L'objectif général est d'utiliser la modélisation hydrogéologique et écologique pour
recommander des stratégies de conservation visant à promouvoir la résilience du milieu
naturel du mont Covey Hill en présence de changements climatiques.
L'analyse paléoécologique a mis en évidence la grande variabilité du climat passé. Certaines
variations ont lieu à des échelles millénaires, mais d'autres se produisent à l'échelle séculaire.
Par exemple, l’analyse des thécamoebiens et des précipitations nettes montre une tendance
à la baisse de la recharge de 1900 à 2010. Cette évolution tend toutefois à s’inverser au cours
des dernières décennies de la période. Ces résultats soulignent l'importance de maintenir en
opération des sites de suivi écologique à long terme, dans le but de comprendre la gamme
des conditions climatiques auxquelles un milieu naturel est adapté. Les dix scénarios
climatiques fournis par Ouranos indiquent que le climat futur sera significativement plus chaud
et également plus humide que ce que l’on connaît aujourd’hui. L'intensité des précipitations
augmentera également de manière significative. Certains modèles projettent des
précipitations nettes annuelles dépassant le maximum observé au cours du dernier siècle.
Une simulation des écoulements souterrains sur l'ensemble de la colline avec le modèle
MODFLOW a montré que les niveaux piézométriques, les débits aux résurgences et les
débits de base des cours d'eau sont sensibles à la recharge sur presque tout le mont Covey
Hill. Lorsque le modèle a été utilisé avec les scénarios climatiques passés et futurs, les
résultats montrent que ces variables pourraient augmenter significativement à l'horizon 2050,
correspondant à la période 2041-2070.
Une simulation des écoulements souterrains réalisée à l'aide du modèle HydroGeoSphere sur
une petite portion de la face nord de la colline a permis de simuler la dynamique des résurgences, qui sont également des habitats de salamandres. Les résultats des simulations
réalisées au moyen des scénarios climatiques passés et futurs montrent que le débit moyen
des résurgences et le nombre de jours d'activité de celles-ci augmenteront pour la majorité
des scénarios de climat futur étudiés. Plus particulièrement, le nombre de jours d'activité au
cours de l'hiver et du printemps sera plus important à l'horizon 2050.
Un modèle de cycle de vie des salamandres de ruisseaux a été développé dans ce projet. Ce
modèle permet de reproduire un ensemble de caractéristiques physiologiques, écologiques et
comportementales typiques des salamandres de ruisseaux. Le modèle est également en
mesure de reproduire la variabilité des durées de phases de développement des
salamandres, de même que de reproduire convenablement les densités d’adultes observées
en nature. La combinaison de ce modèle centré sur l’individu et d’un modèle environnemental
développé notamment au moyen des résultats hydrologiques du modèle HydroGeoSphere a
produit un modèle écologique hybride (MEH) dont le potentiel a été mis à profit dans le cadre
de ce projet pour simuler la progression des populations de salamandres sombres des
montagnes sur le mont Covey Hill en fonction des changements de température et d'activité
hydrique des résurgences induits par les changements climatiques. Les résultats du MEH
indiquent une augmentation significative de l'abondance des salamandres sombres des
montagnes à toutes les résurgences étudiées. Cette augmentation s'accompagne d'une
diminution significative de la probabilité d'extinction des salamandres aux résurgences aux
plus hautes altitudes sur la colline. Le modèle a par ailleurs mis en évidence une accélération
significative du cycle de vie des salamandres et un allongement de la période de
reproduction.
Une modélisation entièrement couplée des écoulements de surface et souterrains permettrait
de simuler l'ensemble du cycle hydrologique sur la colline et ainsi d'inclure la variété des
habitats de la salamandre sombre des montagnes. Il serait ainsi possible d'étendre l'analyse
des habitats aux cours d'eau où se trouvent d'autres espèces de salamandres de ruisseaux,
dont la salamandre pourpre qui n'a pas été étudiée dans le présent projet. Avec cet outil, il
serait pertinent d'étudier des scénarios d'évolution de l'occupation du territoire et d'impacts
anthropiques. De tels scénarios n'ont pas été intégrés dans ce projet mais pourraient avoir un
impact plus grand que celui des changements climatiques sur l'hydrologie et les habitats.
L'ensemble des résultats montre l'importance de mettre en place des mesures de
conservation qui permettent de favoriser la recharge sur l'ensemble du mont Covey Hill,
c.-à-d. au-delà des zones de protection immédiates entourant les sites où les salamandres
ont été observées, et de manière plus continue que les zones de conservation prioritaires déjà
identifiées. En raison des conditions favorables pour les salamandres dans un climat futur, les
initiatives de conservation devraient être orientées vers la réduction des impacts des
perturbations connues et déjà identifiées.
À la lumière des résultats obtenus dans ce projet de recherche, il est maintenant possible
d'entrevoir le développement d'une approche intégrée pour la conservation du territoire à
l'échelle locale. Cette approche devra être élaborée en étroite collaboration avec les
organismes de conservation comme Conservation de la nature Canada, de manière à
développer une approche qui soit compatible avec les outils existants de prise de décision
(p. ex. plans de conservation). Une telle approche pourrait ainsi être utilisée dans une variété
de contextes géologiques, hydrologiques et climatiques. Il en résultera des retombées
concrètes pour l'adaptation aux changements climatiques.
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