La Californie est reconnue comme l’un des hauts lieux de la biodiversité au monde, avec plus d’espèces de plantes et d’animaux que tout autre État. Et un nombre important d'espèces de l'État, des grenouilles aux oiseaux, vivent dans des habitats qui dépendent des eaux souterraines.
Ces riches écosystèmes – notamment les cours d’eau alimentés par des sources, les zones humides, les forêts riveraines et les chênaies – sont vulnérables à la baisse des niveaux des eaux souterraines. Dans les zones où le pompage incontrôlé des puits épuise gravement les aquifères, les zones humides et les forêts autrefois prospères peuvent s’assécher et mourir.
Repérer les menaces qui pèsent sur les zones naturelles vulnérables est devenu une mission pour Melissa Rohde, une hydrologue qui a passé des années à analyser les données satellite et les niveaux d'eau dans les puits pour élaborer des stratégies permettant d'empêcher que les écosystèmes ne restent à sec.
« La nature a été la cible du petit bout du bâton. En gros, il récupère tout ce qui reste, ce qui, bien souvent, ne suffit pas », a déclaré Rohde. « Comment pouvons-nous garantir que ces écosystèmes sont protégés ?
La Californie est le seul État doté d'une loi sur les eaux souterraines qui comprend des dispositions destinées à protéger les écosystèmes dépendants des eaux souterraines. Mais la loi, adoptée en 2014, donne une latitude considérable aux agences locales pour élaborer des plans de gestion de l’eau qui évitent « des impacts négatifs importants et déraisonnables ».
Lorsque Rohde et d’autres scientifiques des régions de l’État soumises à la réglementation ont constaté qu’environ 9 % seulement des écosystèmes dépendant des eaux souterraines étaient correctement protégés, tandis que les 91 % restants étaient vulnérables.
Lorsqu’ils ont examiné l’ensemble de l’État, ils ont déterminé que seulement 1 % des écosystèmes sont suffisamment protégés par les mesures adoptées à ce jour.
Rohde s'est concentré sur la recherche de moyens de changer cela, en Californie et dans le monde entier.
Travaillant souvent à domicile, elle a étudié les données satellite pour détecter la diminution de la verdure de la végétation pendant la sécheresse, signe révélateur d'une mortalité causée par la baisse des niveaux des aquifères. Et elle a analysé comment différents types d'arbres, notamment les saules, les peupliers et les chênes, se comportent lorsque les niveaux d'eau baissent en fonction de la profondeur de leurs racines.
Rohde et d'autres chercheurs ont récemment publié une étude décrivant comment la Californie peut fixer des objectifs de maintien des niveaux des eaux souterraines – basés sur une formule incluant le type de végétation, les données locales sur l'eau et l'imagerie satellite – pour garantir que les plantes qui ancrent chaque écosystème pourront atteindre l'eau et survivre pendant les périodes sèches.
« Si nous ne disposons pas de niveaux d'eau souterraine capables de soutenir ces divers écosystèmes de végétation indigène, nous courons alors le risque de perdre cet habitat important pour un grand nombre de nos espèces menacées et en voie de disparition », a déclaré Rohde. « Lorsque vous essayez de maintenir les niveaux des eaux souterraines à une profondeur trop élevée pour soutenir l'habitat, vous risquez de perdre des espèces, et cela devient alors irréversible. Les conséquences peuvent être graves.
Dans le climat méditerranéen de Californie, les arbres, les arbustes et les espèces qu'ils abritent sont naturellement adaptés à la sécheresse. Mais un pompage excessif des puits peut pousser les habitats au-delà des limites écologiques en épuisant les sources qui les entretiennent.
Avec le réchauffement de la planète provoqué par l'humanité qui intensifie les sécheresses, les pressions qui affectent ces écosystèmes continuent de s'accroître.
La Californie a déjà perdu la grande majorité de ses zones humides d’origine à cause du développement, du détournement des eaux et de l’agriculture. Pour éviter de perdre ce qui reste, a déclaré Rohde, l’État a besoin « d’une approche de précaution et de prévention qui puisse garantir que ces écosystèmes puissent résister à l’intensification des sécheresses liées au changement climatique ».
Lors d'une récente visite dans le comté de Kern, Rohde et plusieurs spécialistes de la conservation ont marché à l'ombre à travers une forêt luxuriante de peupliers près de l'embranchement sud de la rivière Kern, visitant une réserve naturelle qu'elle n'avait vue auparavant que sur des images satellite.
Au bord d’une clairière, elle tomba sur les squelettes d’arbres morts, dénudés et blanchis par le soleil.
Elle a déclaré que les données satellitaires ont révélé que des parties de la forêt sont mortes le long de cette partie de la rivière Kern pendant la sécheresse entre 2012 et 2016.
« C'est parce que le niveau des eaux souterraines a rapidement baissé », a expliqué Rohde.
Après cette disparition, a-t-elle expliqué, les niveaux des eaux souterraines ont rebondi dans la région et la végétation indigène a repoussé.
Il est utile que cette forêt soit protégée dans le cadre de la réserve de la rivière Kern, gérée par la National Audubon Society, et que certaines terres agricoles voisines aient été retirées et converties en terres protégées au fil des ans.
Les gestionnaires de la réserve, en collaboration avec l'organisation Canards Illimités, ont également restauré une zone humide élargie en détournant l'eau de la rivière et en inondant une partie de pâturage où paissait le bétail.
La zone humide attire des oiseaux, comme les foulques et les merles tricolores, et recharge également l'aquifère dans lequel puisent les racines des peupliers et des saules.
La réserve de 3 300 acres s'est agrandie à mesure que les champs de luzerne adjacents ont été achetés et que les puits agricoles ont été fermés, a déclaré Reed Tollefson, le gestionnaire de la réserve. Ces efforts ont contribué à protéger un refuge pour des oiseaux, notamment des moucherolles des saules et des coucous à bec jaune.
Tout en soulignant plusieurs arbres morts dépassant des peupliers vivants, il a déclaré que la protection de la forêt contre le pompage des eaux souterraines et le changement climatique nécessiterait des efforts supplémentaires.
« Je pense que c'est ténu », a-t-il déclaré. « Nous avons encore du travail à faire pour essayer de vraiment pérenniser cela. »
Les arbres morts qui sont apparus ici et ailleurs en Californie au cours de la dernière décennie représentent le type de mortalité que les gestionnaires de l'eau doivent se concentrer sur la prévention, a déclaré Rohde.
« Il doit s’agir d’une pratique intentionnelle consistant à fixer des seuils, à surveiller, à utiliser des données satellitaires ou d’autres moyens évolutifs pour mesurer les impacts, afin de garantir que nous ne permettons pas que cela se produise à une plus grande échelle », a-t-elle déclaré. « Du point de vue de la biodiversité, c'est absolument essentiel. »
Rohde a déclaré qu'elle avait bon espoir de voir la forêt rebondir et beaucoup plus verte qu'elle ne l'était il y a plusieurs années, avec de nombreux jeunes arbres qui poussaient.
Certaines autres régions de Californie ne s’en sortent pas aussi bien.
Un jour de pluie le mois dernier, Rohde a visité une zone située le long de la rivière Santa Clara, dans le comté de Ventura, où plusieurs centaines d'acres de saules et de peupliers ont séché et sont morts pendant la sécheresse du milieu des années 2010.
Lorsque le pompage des eaux souterraines par les fermes et les communautés a fait baisser le niveau des aquifères, de nombreux arbres sont morts le long de la rivière, près de la ville de Fillmore.
« Nous avons constaté une baisse catastrophique des eaux souterraines sur ce site », a déclaré Rohde.
Elle a visité la région avec un collègue chercheur et deux responsables de The Nature Conservancy. Ils se tenaient sur une route de gravier à côté d’un verger de citronniers, vérifiant ce qui restait de la forêt.
Là où les arbres indigènes sont morts, une explosion de roseaux envahissants a pris le relais. Les roseaux non indigènes, appelés arundo, se sont développés en fourrés de plus de 20 pieds de haut. Et contrairement aux saules, a déclaré Rohde, l'arundo offre peu de valeur en tant qu'habitat pour les oiseaux.
« Lorsque nous avons connu une mortalité massive et que les niveaux des eaux souterraines sont restés profonds, il n'y avait aucun moyen pour la végétation indigène de se régénérer », a-t-elle déclaré. « Mais l’Arundo est extrêmement efficace pour extraire l’humidité du sol. Elle a ainsi pu supplanter la végétation indigène.
Elle a déclaré que les efforts visant à prévenir ce type de dégradation de l'habitat devraient être une priorité.
Lorsque les responsables des agences locales fixent des objectifs pour maintenir les niveaux des eaux souterraines, a-t-elle expliqué, ils peuvent adapter les objectifs au type de végétation – qu'il s'agisse de peupliers, avec des racines mesurant en moyenne environ 9 pieds de long, ou de chênes, avec des racines qui mesurent en moyenne près de 30 pieds mais peut s'approfondir beaucoup plus.
Son collègue Michael Bliss Singer a déclaré que lorsque les arbres indigènes sont ravagés par plusieurs années de faibles niveaux d'eau, ils commencent à perdre leurs feuilles, puis à laisser tomber leurs branches.
Dans l'un d'entre eux, Singer et d'autres ont documenté une « vague brune » d'arbres séchant le long de la rivière Santa Clara entre 2012 et 2016 – une perte qu'ils ont constatée sur les images satellite.
« Cela a complètement transformé l'écosystème ici », a déclaré Singer, professeur à l'Université de Cardiff au Pays de Galles et également chercheur à l'UC Santa Barbara.
Lorsque les plantes meurent ainsi et ne se rétablissent pas, c'est le symptôme d'un écosystème en déclin. Pour éviter davantage de ces pertes à une époque où le changement climatique entraîne des sécheresses plus graves, a déclaré Singer, il est crucial de « trouver des solutions créatives pour le pire des cas ».
Rohde a cependant découvert dans ses recherches que la plupart des plans locaux relatifs aux eaux souterraines en Californie n'ont pas suffisamment pris en compte les projections climatiques.
Auparavant, Rohde a effectué d'autres types de recherches sur le climat, notamment en Antarctique en 2010, où elle faisait partie d'une équipe de forage collectant des carottes de glace. Forte de cette expérience, Rohde a déclaré avoir réalisé que « je ne voulais pas passer ma carrière à convaincre les gens que le changement climatique était un problème ; Je voulais faire quelque chose à ce sujet.
Elle portait une casquette délavée avec une carte de l'Antarctique, souvenir de ce voyage. Rohde a déclaré que ses récents travaux sont motivés par les préoccupations concernant la crise climatique et la biodiversité, ainsi que par la conviction que des mesures proactives visant à protéger les écosystèmes peuvent faire la différence.
« J'ai deux jeunes enfants. Je veux vraiment m'assurer que je fais de mon mieux pour leur garantir un avenir durable, où ils pourront accéder à la nature », a déclaré Rohde.
«Souvent, les eaux souterraines sont hors de vue, loin de l'esprit», a-t-elle déclaré. « Nous ne le mesurons pas, nous ne le comprenons pas et nous en abusons. Et nous devons nous assurer que nous gérons les eaux souterraines de manière à ce qu’elles nous soutiennent et que nous ayons un avenir durable.
Rohde travaille désormais comme scientifique indépendant. Auparavant, en tant que chercheuse pour The Nature Conservancy, elle a contribué à la rédaction d'une étude basée sur les eaux souterraines.
Les écosystèmes californiens qui dépendent des eaux souterraines se trouvent non seulement le long des cours d'eau, mais également dans des habitats tels que les prairies de montagne, les forêts de séquoias côtières et les buissons de mesquites parmi les dunes de sable du désert. Les espèces qu'ils abritent vont des salamandres tigrées aux petits poissons du désert, et des oiseaux chanteurs aux mammifères tels que les écureuils terrestres et les mouflons d'Amérique.
« Les risques sont élevés lorsque les espèces sont au bord de l'extinction », a déclaré Rohde.
Rohde et d'autres scientifiques ont découvert que les écosystèmes alimentés par les eaux souterraines sont menacés dans le monde entier. Certaines des rares régions ayant mis en place des mesures destinées à les protéger, a-t-elle déclaré, comprennent l'Australie, l'Union européenne et la Californie.
Pourtant, même avec les réglementations californiennes sur les eaux souterraines et les lois sur les espèces menacées, a déclaré Rohde, « nous continuons à rater le but en matière de protection réelle ».
Rohde a déclaré que les responsables de l'État devraient donner des instructions claires aux agences locales de l'eau pour s'assurer qu'elles utilisent des méthodes fondées sur la science pour sauvegarder les écosystèmes dans leurs plans mandatés par l'État. Elle a déclaré que les agences peuvent désormais utiliser les approches décrites par les scientifiques pour cartographier les bastions de la biodiversité et fixer des objectifs pour maintenir les niveaux des aquifères.
«C'est tout à fait réalisable», a-t-elle déclaré. « Maintenant, c'est essentiellement à la volonté politique, ou à l'application de la loi par le ministère des Ressources en eau, de garantir que cela se produise. »
Marchant sous la pluie dans la réserve de la rivière Santa Clara, Rohde a suivi ses anciens collègues de Nature Conservancy Peter Dixon et EJ Remson sur un sentier à travers un peuplement d'arbres sains.
Ils se tenaient sur les rives de la rivière au débit rapide, regardant l’eau boueuse défiler.
En été et en automne, cette partie de la rivière se réduit généralement à un filet.
Et lors de la prochaine sécheresse, lorsque la rivière s’assèchera, la forêt dépendra des mêmes eaux souterraines que celles utilisées par les communautés et les fermes voisines.
Si les besoins en eau de cet écosystème et d'autres écosystèmes ne sont pas prioritaires, a déclaré Rohde, des habitats vitaux en souffriront.
« Nous devons réfléchir sérieusement à la planification et veiller à ce qu'ils obtiennent leur juste part », a-t-elle déclaré. « Leur existence est potentiellement en péril si nous n’agissons pas. »
