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

Les écosystèmes sont naturellement adaptés pour faire face aux aléas du climat mais cette \ncapacité est menacée par la rapidité des changements climatiques actuels. Les changements \nclimatiques observés et anticipés sont considérés comme une grave menace à la biodiversité. \nDéjà connues comme ayant un statut précaire, les espèces vulnérables ou menacées sont \nd’autant plus sensibles à des modifications de leur habitat. L'exemple de la salamandre \nsombre des montagnes (Desmognathus ochrophaeus) au mont Covey Hill est typique de \ncette problématique. L'habitat de cette salamandre est intimement lié aux résurgences d’eau \nsouterraine dont la dynamique hydrologique est contrôlée indirectement par le climat, par \nl’entremise de la recharge en eau souterraine. Toutefois, le contrôle qu'exercent les variables \nhydrologiques sur le maintien de cette population de salamandres est à peu près inconnu. \nCes connaissances sont nécessaires pour définir des stratégies d'adaptation aux \nchangements climatiques qui permettront de maintenir ou d'améliorer les chances de survie \ndes espèces visées. Les études à l’échelle locale sont particulièrement cruciales dans ces \nenvironnements vulnérables situés près de la source des cours d'eau (zones amont ou \nheadwater basins) qui jouent un rôle hydrologique et écosystémique majeur. \nCe projet vise une application de la modélisation hydrologique et écologique sur le \nLaboratoire naturel du mont Covey Hill, un site d'environ 150 km2 instrumenté pour le suivi de \nvariables hydrologiques et des populations de salamandres. La colline abrite la salamandre \nsombre des montagnes (Desmognathus ochrophaeus), une espèce désignée menacée, ainsi \nque la salamandre pourpre (Gyrinophilus porphyriticus), une espèce désignée vulnérable. \nL'objectif général est d'utiliser la modélisation hydrogéologique et écologique pour \nrecommander des stratégies de conservation visant à promouvoir la résilience du milieu \nnaturel du mont Covey Hill en présence de changements climatiques. \nL'analyse paléoécologique a mis en évidence la grande variabilité du climat passé. Certaines \nvariations ont lieu à des échelles millénaires, mais d'autres se produisent à l'échelle séculaire. \nPar exemple, l’analyse des thécamoebiens et des précipitations nettes montre une tendance \nà la baisse de la recharge de 1900 à 2010. Cette évolution tend toutefois à s’inverser au cours \ndes dernières décennies de la période. Ces résultats soulignent l'importance de maintenir en \nopération des sites de suivi écologique à long terme, dans le but de comprendre la gamme \ndes conditions climatiques auxquelles un milieu naturel est adapté. Les dix scénarios \nclimatiques fournis par Ouranos indiquent que le climat futur sera significativement plus chaud \net également plus humide que ce que l’on connaît aujourd’hui. L'intensité des précipitations \naugmentera également de manière significative. Certains modèles projettent des \nprécipitations nettes annuelles dépassant le maximum observé au cours du dernier siècle. \nUne simulation des écoulements souterrains sur l'ensemble de la colline avec le modèle \nMODFLOW a montré que les niveaux piézométriques, les débits aux résurgences et les \ndébits de base des cours d'eau sont sensibles à la recharge sur presque tout le mont Covey \nHill. Lorsque le modèle a été utilisé avec les scénarios climatiques passés et futurs, les \nrésultats montrent que ces variables pourraient augmenter significativement à l'horizon 2050, \ncorrespondant à la période 2041-2070. \nUne simulation des écoulements souterrains réalisée à l'aide du modèle HydroGeoSphere sur \nune 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 \nréalisées au moyen des scénarios climatiques passés et futurs montrent que le débit moyen \ndes résurgences et le nombre de jours d'activité de celles-ci augmenteront pour la majorité \ndes scénarios de climat futur étudiés. Plus particulièrement, le nombre de jours d'activité au \ncours de l'hiver et du printemps sera plus important à l'horizon 2050. \nUn modèle de cycle de vie des salamandres de ruisseaux a été développé dans ce projet. Ce \nmodèle permet de reproduire un ensemble de caractéristiques physiologiques, écologiques et \ncomportementales typiques des salamandres de ruisseaux. Le modèle est également en \nmesure de reproduire la variabilité des durées de phases de développement des \nsalamandres, de même que de reproduire convenablement les densités d’adultes observées \nen nature. La combinaison de ce modèle centré sur l’individu et d’un modèle environnemental \ndéveloppé notamment au moyen des résultats hydrologiques du modèle HydroGeoSphere a \nproduit un modèle écologique hybride (MEH) dont le potentiel a été mis à profit dans le cadre \nde ce projet pour simuler la progression des populations de salamandres sombres des \nmontagnes sur le mont Covey Hill en fonction des changements de température et d'activité \nhydrique des résurgences induits par les changements climatiques. Les résultats du MEH \nindiquent une augmentation significative de l'abondance des salamandres sombres des \nmontagnes à toutes les résurgences étudiées. Cette augmentation s'accompagne d'une \ndiminution significative de la probabilité d'extinction des salamandres aux résurgences aux \nplus hautes altitudes sur la colline. Le modèle a par ailleurs mis en évidence une accélération \nsignificative du cycle de vie des salamandres et un allongement de la période de \nreproduction. \nUne modélisation entièrement couplée des écoulements de surface et souterrains permettrait \nde simuler l'ensemble du cycle hydrologique sur la colline et ainsi d'inclure la variété des \nhabitats de la salamandre sombre des montagnes. Il serait ainsi possible d'étendre l'analyse \ndes habitats aux cours d'eau où se trouvent d'autres espèces de salamandres de ruisseaux, \ndont la salamandre pourpre qui n'a pas été étudiée dans le présent projet. Avec cet outil, il \nserait pertinent d'étudier des scénarios d'évolution de l'occupation du territoire et d'impacts \nanthropiques. De tels scénarios n'ont pas été intégrés dans ce projet mais pourraient avoir un \nimpact plus grand que celui des changements climatiques sur l'hydrologie et les habitats. \nL'ensemble des résultats montre l'importance de mettre en place des mesures de \nconservation qui permettent de favoriser la recharge sur l'ensemble du mont Covey Hill, \nc.-à-d. au-delà des zones de protection immédiates entourant les sites où les salamandres \nont été observées, et de manière plus continue que les zones de conservation prioritaires déjà \nidentifiées. En raison des conditions favorables pour les salamandres dans un climat futur, les \ninitiatives de conservation devraient être orientées vers la réduction des impacts des \nperturbations connues et déjà identifiées. \nÀ la lumière des résultats obtenus dans ce projet de recherche, il est maintenant possible \nd'entrevoir le développement d'une approche intégrée pour la conservation du territoire à \nl'échelle locale. Cette approche devra être élaborée en étroite collaboration avec les \norganismes de conservation comme Conservation de la nature Canada, de manière à \ndévelopper une approche qui soit compatible avec les outils existants de prise de décision \n(p. ex. plans de conservation). Une telle approche pourrait ainsi être utilisée dans une variété \nde contextes géologiques, hydrologiques et climatiques. Il en résultera des retombées \nconcrètes pour l'adaptation aux changements climatiques.

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