Thèse Détaillée

 Assurer la résilience des communautés locales et de la biodiversité des hautes montagnes d'Asie Centrale.

Contexte

Les écosystèmes montagneux sont des systèmes complexes qui fournissent des niches écologiques à une grande variété d’espèces et de nombreux services écosystémiques essentiels qui soutiennent l’économie et le bien-être de la société. En Asie centrale, ces écosystèmes abritent de nombreuses espèces menacées et emblématiques telles que l'insaisissable panthère des neiges (Panthera uncia), le bouquetin de Sibérie (Capra sibirica) et l'argali (Ovis ammon) (CEPF, 2017). Ces espèces forment des intéractions complexes avec d'autres espèces à tous les niveaux trophiques, y compris les communautés locales. Au cours des dernières décennies, l'accent scientifique a été mis sur l'évaluation de la dynamique descendante et ascendante de ces écosystèmes, ainsi que sur les conflits homme-faune et la résilience des communautés locales. Cependant, au cours de la même période, le changement climatique a entraîné une augmentation de la fréquence des phénomènes climatiques extrêmes et des changements dans les régimes de précipitations. Ces changements affectent les dynamiques intra et inter espèces ainsi que les relations entre les communautés locales et la biodiversité (USAID, 2018).

Pour créer de meilleurs plans de gestion et de conservation des léopards des neiges et d'autres espèces sauvages, des paysages et de la résilience des communautés locales ayant accès à des ressources naturelles limitées, il est essentiel de comprendre leurs modes d'utilisation de l'espace et leurs interactions à différents niveaux trophiques. Bien que plusieurs études aient tenté de comprendre les dynamiques écologiques entre des interactions biotiques spécifiques telles que les interactions prédateur-proie (Aryal et al.2016; Xu et al. 2009), peu se sont concentrées sur les diverses relations directes et indirectes qui relient les niveaux trophiques écologiques. Ces informations sont essentielles pour éclairer la prise de décision qui soutient les efforts de conservation. En tant qu'espèce phare représentant les environnements montagneux de l'Asie centrale et du Sud, la panthère des neiges a reçu beaucoup d'attention internationale au cours des deux dernières décennies. Cependant, il est de plus en plus nécessaire d'examiner l'impact du changement climatique sur des écosystèmes entiers, y compris la réponse des humains à ces changements en cours et prévus. Comprendre comment les changements de modèles climatiques actuels et futurs  affectent les ressources primaires aidera à élaborer des plans de conservation appropriés à court et à long terme.

Fig 1. Montagnes d'Asie Centrale © UCA - Marc Foggin

La panthère des neiges - L'espèce phare

Les montagnes d'Asie centrale sont composées de deux chaînes principales: les Pamir et les Tien Shan. Elles forment avec l'Himalaya, Tost, Hindi-Kush, les montagnes de l'Altaï et leurs extensions, la maison de la panthère des neiges. Le panthère des neiges est une espèce emblématique non seulement en raison de sa rare beauté, mais en raison de ses rôles politiques et écologiques clés.

Son domaine vital s'étend sur 12 pays où existent de fortes tensions politiques entre et à l'intérieur des pays: Afghanistan, Bhoutan, Népal, Chine, Inde, Russie, Mongolie, Ouzbékistan, Tadjikistan, Kazakhstan, Pakistan et Kirghizistan. Malgré ces tensions, des représentants de chaque pays se sont réunis en 2017 à Bichkek, la capitale du Kirghizistan, pour signer la Déclaration de Bichkek qui garantit l'avenir des panthères des neiges et de leur habitat à travers le Programme mondial de protection des léopards des neiges et des écosystèmes (GSLEP). Cet effort mondial a fait suite au déclassement du statut de conservation de "En danger" à "Vulnérable" de la panthère des neiges par l'Union Internationale pour la Conservation de la Nature (UICN).

Panthera uncia sur piège photo 
© Snow Leopard Trust (SLT) / Snow Leopard Foundation in Kyrgyzstan (SLFK)


La Discussion Mondiale

Ce déclassement a suscité des discussions dans la communauté scientifique (SLT | Panthera | BBC) et a motivé un mouvement mondial. La panthère des neiges vit en haute altitude, dans des environnements éloignés et difficiles à travailler et à surveiller. Les progrès de la technologie (par exemple: la télédétection et le piégeage par caméras) ont amélioré la collecte de données sur différentes périodes. Cependant, les données recueillies couvraient une proportion limitée de leur territoire, ce qui rendait les estimations mondiales de la panthère des neiges à travers l'aire de répartition très discutables. De plus, depuis le début 2020, la communication augmente vers une identification erronée individuelle conduisant à des estimations biaisées lors de l'utilisation de pièges photographiques pour surveiller la faune (Johansson et al. 2020; Presse). Grâce à l'effort mondial, une proportion beaucoup plus élevée de l'aire de répartition de la panthère des neiges est désormais surveillée et les résultats futurs apporteront des estimations plus précises.

Importance écologique

Écologiquement, les panthères des neiges jouent un rôle clé dans la régulation de l'écosystème en tant que top-prédateur. Un équilibre existe entre l'abondance des prédateurs, des proies et des ressources naturelles - végétation et eau. Ces interactions sont décrites à travers les chaînes alimentaires (Fig 2).

Si l'un des prédateurs naturels est retiré du système, l'abondance des proies augmentera avec les pressions de pâturage sur la végétation. C'est ce qu'on appelle une cascade trophique. L'exemple de la réintroduction du loup au Yellowstone est un bon exemple de l'importance de préserver ces prédateurs.

Cependant, en raison de la fragmentation de l'habitat et de l'augmentation des populations humaines en montagne, il y a un nombre croissant de conflits homme-faune. Ces conflits sont souvent caractérisés par représailles, braconnage ou chasse.

Mise à jour Wolf in Yellowstone: NatGeo juillet 2020

Fig 2. Exemple de chaîne alimentaire simplifiée dans l'habitat de la panthère des neiges (Snow Leopard) au Kirghizistan. Les panthères des neiges se nourrissent principalement d'Argali (Ovis ammon) et de bouquetin (Capra siberica) qui se nourrissent dans les prairies. Chaque flèche représente ce dont chaque espèce se nourrit et a un poids proportionnel spécifique car toutes les espèces ne se nourrissent pas de la même manière. Par exemple, les panthères des neiges ne se nourrissent pas également entre Argali et Ibex tout au long de l'année.

Crédits photo à ⒸSnow Leopard Trust (SLT) / Snow Leopard Foundation au Kirghizistan (SLFK)

Pastoralisme et communautés locales

Le pastoralisme est un système clé pour les personnes vivant dans les zones arides. Il fournit des moyens de subsistance à 100 à 200 millions de personnes (CBD Secretariat 2010), produit environ 10% de la viande mondiale et joue un rôle important dans l'économie de certains des pays les plus pauvres du monde (FAO 2001WISP 2010). Cependant, l'augmentation des pressions externes, telles que la croissance de la population humaine, le développement économique, les changements d'utilisation des espaces naturels et le changement climatique, limitent la capacité des pasteurs à s'adapter aux variations de leur environnement (Nori et al. 2005, Dong et al.2011 ).

Depuis plus d'une décennie maintenant, les éleveurs sont de plus en plus préoccupés par la disponibilité et la qualité des pâturages (Kirghizistan 2010; Kirghizistan 2013; 2020). Cependant, les mauvaises pratiques de gestion et le manque d'éducation renforcent les problèmes concernant les pâturages qui constituent les principales ressources alimentaires non seulement pour le bétail, mais pour une grande quantité d'herbivores sauvages.

Changement climatique

Le changement climatique et ses nombreux impacts sur les écosystèmes du monde entier ne peuvent plus être niés. La biodiversité et les peuples montagnards sont les plus touchés par le réchauffement climatique, les changements dans les régimes de précipitations et l'augmentation de la fréquence d'événements climatiques extrêmes.

Presse and Rapports

Changement de perspective

Dans un système où les nutriments et les ressources primaires sont suffisants, les études sont souvent menées avec une approche descendante. Cela signifie que les prédateurs sont considérés comme le principal influenceur des niveaux trophiques inférieurs. À partir de cette approche, les scientifiques pourraient tenter de répondre aux questions suivantes:

Dans une perspective à court et à long terme,

Les densités de proies augmentent / diminuent / restent-elles les mêmes si la population de prédateurs supérieurs diminue? [Interactions prédateur-proie]

Observe-t-on un changement dans la disponibilité des ressources primaires lorsque les populations de brouteurs augmentent? [Interaction herbivore-plante]


Ces études sont primordiales pour comprendre les dynamiques au sein des écosystèmes. Par exemple, l'impact de la réintroduction du loup au Yellowstone a été étudié en utilisant des plans descendants. Cependant, avec l'augmentation des impacts du changement climatique sur la végétation alpine (la phénologie végétale, la composition végétale) et les perturbations anthropiques (la dégradation des espaces naturels, le pâturage du bétail), les ressources primaires deviennent le facteur limitant de nos écosystèmes. Ainsi, la meilleure façon d'étudier la dynamique à court et à long terme de nos systèmes est d'étudier les interactions ascendantes. Ce faisant, nous regardons le système dans l'autre sens et nous nous posons les questions suivantes:


De plus, les communautés locales jouent un rôle clé dans ces dynamiques. Elles font partie intégrante des écosystèmes alpins et protéger la biodiversité et les ressources ne fonctionne pas sans protéger et impliquer les Hommes partageant ces espaces.

But

Ainsi, l'objectif est d'évaluer les impacts du changement climatique sur les conditions écologiques et socio-économiques de la Réserve de Naryn (NSR) au Kirghizistan, qui peut également servir de modèle d'un système pastoral d'Asie centrale en transition. Dans les zones où les moyens de subsistance humains dépendent encore entièrement du monde naturel, le changement climatique a déjà affecté les communautés qui n'ont pas encore la capacité de s'adapter à ces changements (Kulikov et al. 2020; Xenarios et al.2019). De 2021 à 2025, des travaux sur le terrain auront lieu pendant la période de juin à septembre dans la réserve d'État de Naryn (Fig 3).

Fig 3. Carte du Kirghizistan avec la localisation de la Réserve de Naryn.

Notre objectif dans ce projet est de:

(i) examiner la répartition et l'abondance actuelles de la panthère des neiges et des proies,

(ii) procéder à une évaluation économique des services écosystémiques provisoires,

(iii) signaler les changements phénologiques des ressources primaires pour évaluer les changements potentiels dans la disponibilité de nourriture pour le bétail et les proies sauvages,

(iv) élaborer des scénarii basés sur diverses projections climatiques et en utilisant les tendances historiques pour prédire les impacts potentiels sur l'utilisation des terres par la faune et les humains.


En utilisant une approche pluridisciplinaire combinant les connaissances traditionnelles et les nouvelles technologies, nous évaluerons les interactions ascendantes passées, présentes et futures dans les habitats montagneux de la réserve de Naryn. Cette étude sera menée avec une approche multi-taxons à différents niveaux trophiques et en mettant l'accent sur les impacts du changement climatique. Nous voulons que ces informations soient utiles non seulement pour développer des stratégies de conservation adaptées au climat, mais aussi pour aider à renforcer la résilience des économies locales face à divers scénarii climatiques.

En raison de changements majeurs dans les régimes politiques, l'Asie centrale a subi divers systèmes de gestion de l'utilisation des espaces naturels. Avant l'installation soviétique dans la région, l'Asie centrale était principalement constituée de peuples nomades. En 1918, l'Union soviétique a changé les pratiques de gestion en passant de pratiques dispersées aux pratiques collectives. Ainsi, la présence humaine et le pâturage du bétail sont devenus localisés et intensifiés. Ce sédentarisme a entraîné des changements dans le type de pratiques, ce qui a entraîné une augmentation de la production animale, l'utilisation des terres pour l'agriculture et des zones plus larges utilisées pour le pâturage du bétail, la chasse et d'autres activités liées aux besoin des communautés. Ce n'était pas visible au début, mais ces changements ont eu un impact sur la disponibilité des ressources naturelles et la dynamique entre les différents niveaux trophiques (Fig 4).

PRE-SOVIÉTIQUE

Les pratiques d'élevage nomade signifiaient se déplacer au fil des saisons et changer continuellement d'un pâturage à l'autre. La taille du troupeau était suffisamment grande pour subvenir aux besoins de la famille et pour les échanges occasionnels entre familles. La compétition pour les ressources naturelles était insignifiante et les histoires des rares attaques de loups et de panthères des neiges sur les troupeaux ont été transmises de génération en génération autour du poêle à bois dans les steppes.

PÉRIODE SOVIÉTIQUE

Le changement des pratiques soviétiques a entraîné une forte augmentation de l'élevage et du sédentarisme par la création de fermes collectives. La viande était produite pour la production de masse. Plus de terres ont été utilisées localement et la quantité de bétail a fortement augmenté au point où elle a dépassé la capacité de pâturage (Wilson 1997).

POST SOVIETIQUE

Lors de l'effondrement de l'Union soviétique en 1991, les éleveurs se sont retrouvés sans plans concrets de gouvernance de l'élevage et des pâturages. La quantité de bétail au Kirghizistan a considérablement chuté (de 10 millions d'animaux à 3 millions) pour répondre aux besoins du marché national.

FUTUR

Le rapport de Wilson en 1997 explique les avantages de la décomposition de l'Union soviétique du point de vue de la gestion des pâturages. En effet, à l'époque, les perspectives étaient que la réduction de la quantité de bétail permettrait aux pâturages de se régénérer et de planifier des pratiques plus durables. Cependant, en raison de l'augmentation des pressions, des perturbations et des changements climatiques, nous ne savons pas comment le système fonctionne actuellement et comment il évoluera. 

Fig 4. Évolution de la chaine alimentaire simplifiée des espèces alpines d'intérêt présentes au Kirghizistan.

Objectifs

  • Documenter la répartition et l'abondance actuelles de la panthère des neiges et des proies dans la zone d'étude en fonction des covariables environnementales, géographiques et anthropiques.
  • Décrire les changements dans les modèles d'utilisation des terres dans la zone d'étude au fil du temps, en utilisant la télédétection par satellite.
  • Évaluer les changements phénologiques des ressources primaires dans la zone d'étude, afin d'évaluer les changements potentiels dans la disponibilité de nourriture pour le bétail et les proies sauvages (les sources de données primaires et secondaires fourniront ces informations).
  • Développer des scénarii basés sur les projections climatiques régionales et utiliser les tendances historiques pour prédire son impact sur l'utilisation des terres par la faune et les humains dans la zone d'étude.
  • Fournir des recommandations de gestion pour le développement de moyens de subsistance résilients au changement climatique et la conservation de la faune sauvage dans l'étude.

Méthodes

 La zone d'étude - La Réserve de Naryn

La spécialité de la réserve de Naryn est la façon dont elle est gérée. Créée en 1983, le coeur de la réserve est resté intact depuis. Cependant, les zones tampons situées au Nord et au Sud ont connu une augmentation de l'élevage du bétail au cours de la dernière décennie (Fig 5). En ayant dans la même zone d'étude différents types de régimes de gouvernance, cela nous permet de comparer les différents impacts sur la biodiversité.

Fig 5. Carte de la réserve de Naryn avec les zones tampons (Buffer) et le coeur de la réserve (Core).

La force de cette étude réside dans la combinaison de méthodes qui incluent à la fois les connaissances traditionnelles et les nouvelles technologies (par exemple les pièges photographiques, la télédétection, l'intelligence artificielle), de l'échelle de la parcelle à l'échelle du paysage, et l'évaluation des changements passés et présents pour développer un cadre pour prévoir les changements futurs dans une variété de scénarii.

Pour collecter des données représentant cette variété de scénarii, nous utilisons des gradients d'élévation. Ces gradients sont utiles pour étudier les impacts du changement climatique sur la biodiversité. En effet, il y a naturellement un gradient de température et de disponibilité de l'eau à mesure que l'élévation augmente, ce qui peut être utilisé comme indicateur du changement climatique.

Voici un exemple de la réserve d'État de Naryn, au Kirghizistan (Fig 6). Si nous marchons le long d'un transect choisi au hasard allant de 2500m à 4000m, nous observons un changement graduel de la végétation et des communautés animales. Près du lit de la rivière, la végétation est plus dense avec des forêts et des plantes riches en nutriments. La température est plus douce et l'eau plus abondante même s'il s'agit d'un environnement aride. Au fur et à mesure que nous montons, les températures baissent, l'eau est davantage distribuée sous forme de neige. Les prairies deviennent le principal état de la végétation. C'est là que se trouvent les brouteurs les plus intenses, à la fois sauvages et domestiques tout au long de l'année. À mesure que l'altitude augmente, la température réduit également. La végétation devient moins abondante. Nous entrons dans des terres arides. Des chèvres de montagne comme le bouquetin et l'argali sont fortement distribuées dans ces environnements, en particulier pendant l'été. Cependant, c'est aussi là que les panthères des neiges prospèrent.

Fig 6. Exemple d'un gradient d'altitude de 6 kilomètres dans la réserve d'État de Naryn (NSR), Kirghizistan, avec les nombreuses communautés de plantes et de mammifères qui peuvent être trouvées le long du gradient. Le graphique décrit la diminution de la température moyenne annuelle (° C) à mesure que l'altitude augmente.

En raison du réchauffement climatique, il y a un déplacement vers le haut de la limite des arbres et une augmentation de la dégradation des sols, affectant directement la disponibilité des pâturages. De plus, parce que la terre est de plus en plus utilisée pour l'élevage sans gestion adaptée, les pâturages deviennent moins résistants.


MÉTHODES D'ÉVALUATION DES MODÈLES PASSÉS ET PRÉSENTS

Les protocoles mis en place respectent les recommandations du Global Snow Leopard & Ecosystem Protection Project (GSLEP) et du Herbivory Network.

Pièges photographiques

Les données photographiques de capture-recapture spatiale sur les panthères des neiges seront collectées à l'aide d'environ 40 pièges photographiques avec un agencement optimisant l'échantillonnage des gradients altitudinaux et des habitats. De plus, l'abondance de la faune sera estimée au moyen de signes primaires et de levées d'observations directes et à l'aide de transects linéaires dans la zone d'étude en adoptant un échantillonnage stratifié.

Télédétection

Données de télédétection (par exemple MODIS, LandSatTM) avec des parcelles d'évaluation de l'habitat à travers une gamme de sites caractérisée par la réflectance des composites de fausses couleurs pour développer des types d'utilisation des espaces naturels avec une classification supervisée des données

Enquêtes

Enquêtes socio-économiques pour comprendre les services écosystémiques fournis par les communautés locales ainsi que la situation économique actuelle et les changements qu'elle a subis au cours des 30 dernières années.

        Un piège photographique résistant l'hiver dans les montagnes Kirghizes ©Sherry Young

À la suite de la panthère des neiges ©Sherry Young

MÉTHODES POUR PRÉDIRE LES MODÈLES FUTURS

MODÉLISATION

Modélisation linéaire généralisée pour développer des scénarii basés sur diverses projections climatiques à partir des tendances historiques afin de prédire son impact sur l'utilisation des terres par la faune et les humains dans la zone d'étude. Nous créerons des modèles pour la biomasse végétale, l'utilisation de l'espace par la faune, les humains et le bétail en fonction de variables indépendantes mesurables et rétro-projeterons les modèles pour déterminer l'impact historique du changement climatique à différents niveaux trophiques.

Modèles d'état et de transition (STM) pour comprendre un système en visualisant ses différents états et transitions et évaluer les principaux moteurs du changement

Résultats Attendus

L'étude permettra de comprendre les impacts des changements de température, de précipitation et de fréquence des dangers sur la végétation, la faune, le bétail et l'utilisation des terres par les humains dans la Réserve de Naryn grâce à la publication de plusieurs documents de recherche (par exemple: méta-analyse sur les changements passés de l'habitat; changements passés, présents et prévus dans les interactions trophiques et la distribution spatiale de la biodiversité). De plus, ces résultats aideront les organisations locales et les communautés locales dans la gestion et la prise de décision en matière de conservation.

L'objectif derrière le suivi des protocoles de GSLEP et du Herbivory Network est de permettre aux résultats de cette étude d'être utilisés dans des programmes de conservation mondiaux tels que la première évaluation de la population des léopards des neiges du monde (PAWS).

De plus, ce projet sera utilisé comme plateforme de formation pour la future génération de scientifiques kirghizes. Le partenariat avec l'Université d'Asie centrale (UCA) est destiné à donner l'opportunité aux étudiants locaux de se former sur le changement climatique, l'utilisation des terres et la biodiversité questions liées à la conservation. Nous voulons que la recherche aille au-delà de ce projet de doctorat et donne également l'opportunité aux jeunes hommes et femmes de se former sur ces sujets.


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