échantillon (transplantation) dans un milieu présentant des conditions climatique différentes.
Sur le terrain, les températures peuvent être modifiées soit de manière passive en utilisant un
réchauffement par effet de serre (réflexion du rayonnement infrarouge), soit active, en
utilisant du matériel permettant un apport énergétique sous forme de chaleur (infrarouge,
câbles chauffants, etc.) (Tableau. 1). Le réchauffement actif peut être apporté directement au
sol ou à l’atmosphère. La démarche adoptée sera choisie en fonction de plusieurs paramètres
tels que, l'écosystème considéré, son isolement énergétique, le budget alloué, la puissance du
réchauffement voulue, la durée de l'expérimentation. La température n’est pas le seul facteur
manipulé, les précipitations peuvent être altérées pour simuler les effets des sécheresses ou de
la diminution du couvert neigeux (Steinweg et al., 2013 ; Tan et al., 2014 ; Santonja, 2014).
Ces expérimentations sont peu nombreuses comparées à celles qui traitent de l'augmentation
de la température mais sont indispensables pour comprendre le rôle de la teneur en eau,
facteur clé des échanges au sein du sol. Les expériences climatiques de terrain ont l’avantage
de pouvoir être laissées en place plusieurs années (>10 ans (Frey et al., 2008 ; Rinnan et al.,
2007) afin d’étudier les réponses des écosystèmes sur le long terme. Ce sont généralement des
expériences peu coûteuses (surtout passives) et nécessitant peu de main d’œuvre après
l’installation initiale de l’expérimentation (elle dépend fortement du type d’expérimentation
mise en place). Il est à noter cependant, que les méthodes déployées peuvent perturber le
fonctionnement de l’écosystème par rapport à son état naturel. Par exemple, une serre peut
être une barrière aux pollinisateurs ou aux herbivores, modifier la couverture neigeuse et les
spectres lumineux. L’ensemble de ces artéfacts expérimentaux a un impact sur le
fonctionnement du système et il est donc primordial de réaliser des expériences contrôles qui
évaluent les impacts de l’expérimentation seule.
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A B
D
C
Figure.22 : Méthodes d’expérimentations de changements climatiques. (A)
Chambre à effet de serres (Hoffmann et al., 2010), (B) Réchauffement induit par rayonnement infrarouge (Harte et Shaw, 1995), système d'exclusion de pluie (O3HP ; Santonja, 2014) , (D) Augmentation de la concentration en dioxide de carbone atmosphérique (CO2) (Ainsworth et Long, 2004)
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Tableau.1 : Comparaison de différentes méthodes de manipulation de réchauffement climatique de terrain. Tableau adapté à partir de Shaver et al., 2000
Effet de serre Passif
Réchauffement par effet de serre (réflexion du rayonnement IR et réduction des pertes thermiques par déplacement horizontal)
Elle est simple et peu chère. Elle ne nécessite aucune source d'énergie
Très peu de contrôle sur la température. Grande variabilité de la température. Nombreux
artefacts tels que la modification de la luminosité, du vent, de l'humidité et du régime
des précipitations
Chapin et al., 1995 ; Shaver et al., 1998 ; Jonasson et al., 1999 ;
Serre ouverte Passif Identique à la méthode précédente
Identique à la méthode précédente. Les précipitations sont bien moins
altérées
Identique à la méthode précédente exceptée pour les précipitations. Seules les petites surfaces peuvent être traitées uniformément
Marion et al., 1997; Arft et al., 1999 ; Rinnan et al., 2007 ; Deslippe et al., 2005 ; Hollister et
al., 2006 ; Serres ouverte +
réchauffement actif Passif/actif
Identique aux méthodes précédentes et réchauffement par câbles électriques
chauffants
Contrôle précis de la température aérienne ou de la différence de température. Peut être combiné avec
un contrôle de la teneur en CO2
Modifie le régime des vents, l’humidité et
l’évapotranspiration Norby et al., 1997 ;
Réchauffement actif du sol Actif Réchauffement par câbles chauffants enfouis dans le sol
Contrôle précis de la température du sol. Peut être combiné avec le
réchauffement par serre
Modifie l'humidité du sol. Pas d'effet sur les températures aériennes. Perturbe la structure du
sol
Peterjohn et al., 1994 ; Ineson et al., 1998b ; Hartley et al., 1999 ; Schindlbacher et al., 2011 ; Frey
et al., 2008 ; Chaleur infrarouge
électrique Actif Réchauffement par radiations infrarouges
Contrôle précis de l'énergie imputée. Simulation directe du changement
global (équilibre énergétique)
Le réchauffement dépend entièrement des radiations. Pas d’influence des mouvements
atmosphériques, réchauffement constant et continu
Harte et al., 1995 ; Harte et Shaw 1995 ; Zhang et al., 2005 ; Steinweg et al., 2013 ; Bell et al.
2010, Jing et al. 2013 ;
Transplantation Passif
Utilisation de l'hétérogénéité spatiale des conditions climatiques. Transplantation de sols
intacts avec leur biomasse aérienne (plante + sol)
Températures et précipitations naturelles
Perturbation due à la transplantation. Pas de contrôle direct sur les conditions climatiques. Changements d’autres facteurs (contamination
d’espèces, UV, etc.)
Ineson et al. 1998a ; Grogan et Chapin, 2000 ; Budge et al. 2011
; Djukic et al. 2013 ; Vanhala et al. 2007 ; Gavazov et al. 2013 ;