En reliant la taille de l'étang à la longueur des barrages, à la végétation et à la puissance des cours d'eau, les chercheurs donnent aux gestionnaires des terres plus précises pour anticiper le stockage de l'eau, la biodiversité et la résilience climatique.
À travers les Rocheuses et les grandes plaines, les barrages de castor interrompent des ruisseaux étroits, ralentissant les courants en chaînes d'étangs qui remodèlent les canaux et répandent les zones humides à travers les vallées. Les barrières à la boue et au bâton créent un habitat pour les saules et les coton, maintiennent les couloirs de végétation verte longtemps après que les collines environnantes ont brouillé et adoucissent la force des inondations.
En Occident, alors que les sécheresses persistent et que les incendies de forêt deviennent plus fréquents, ces étangs servent de réservoirs et de refuges naturels lorsque les cours d'eau sont bas. Leurs avantages ont alimenté les efforts pour réintroduire des castors sur les systèmes fluviaux et pour imiter leur travail avec des structures humaines connues sous le nom d'analogues de barrages de castor (BDAS).
Bien que le succès de ces projets dépend de la quantité d'eau que les structures tiendront et de la taille des étangs, les gestionnaires fonciers manquaient d'une méthode fiable pour prédire quels sites soutiendraient les vastes zones humides et ce qui ne ferait que de petites piscines.
Une nouvelle étude dans Communications Earth & Environment commence à répondre à cette question. En utilisant l'imagerie aérienne à haute résolution et l'apprentissage automatique, les chercheurs ont cartographié plus de 1 200 étangs de castors individuels à travers le Colorado, le Wyoming, le Montana et l'Oregon pour déterminer quels facteurs expliquaient le mieux leur taille. Le prédicteur le plus clair était la longueur du barrage, suivi de la hauteur de la végétation boisée voisine et de la force de l'eau en aval. Ensemble, les trois variables ont expliqué près des trois quarts de la variation de la taille de l'étang.
Les résultats ont confirmé ce que les écologistes avaient soupçonné mais jamais quantifiés à grande échelle: les barrages plus longs retiennent plus d'eau. En établissant cette relation entre la longueur des barrages et le stockage de l'eau, l'étude offre aux travailleurs de la restauration d'outils pour prédire la taille de l'étang à l'avance.
« Sur la base des barrages que les gens construisent, nous pourrions éventuellement estimer leur zone d'étang derrière le barrage », a déclaré Luwen Wan, auteur principal de l'étude et chercheur postdoctoral à l'Université de Stanford. «Ainsi, nous serions en mesure de savoir davantage combien d'eau pourrait être stocké dans ces étangs et l'impact hydrologique et écologique.»
Bien que l'étude ait utilisé l'imagerie estivale, qui a peut-être négligé certains étangs cachés sous la végétation ou modifiés par le flux saisonnier, et les ensembles de données climatiques étaient relativement grossiers, les relations statistiques sont restées robustes entre les écorégions, soulignant le rôle central de la géométrie des DAM et des conditions de flux local.
« Toute avancement que nous pouvons faire pour comprendre les conducteurs derrière où et quand et quelle taille et combien de castors vont construire est vraiment précieux, et c'est particulièrement précieux lorsque nous regardons la restauration et la réintroduction des castors », a déclaré Jessie Moravek, un chercheur postdoctoral de l'étude de l'étude de l'Université du Minnesota. «Il nous dit quels outils nous devons envisager à l'échelle locale pour comprendre comment les Beavers vont avoir un impact local.»
Pour les animaux, la construction du barrage est une question de survie. Les plus grands étangs protègent les castors des prédateurs et leur permettent de se déplacer plus en toute sécurité entre les sources alimentaires, tandis que les eaux plus profondes isolent leurs lodges de la glace d'hiver.
Mais les conséquences écologiques s'étendent au-delà des colonies uniques, la taille de l'étang affectant la quantité d'eau stockée dans le paysage, jusqu'où les eaux de crue se propagent et la quantité d'habitat créée pour les plantes et autres animaux.
« Un barrage de castor est construit pour stocker l'eau et donner au castor une plus grande arrière-cour », a déclaré Cherie Westbrook, professeur d'écohydrologie à l'Université de la Saskatchewan et directrice associée au Centre d'hydrologie de l'école, qui n'a pas été impliqué dans l'étude. « Si vous stockez plus d'eau dans le paysage, vous protégez automatiquement contre la sécheresse et aussi la propagation des incendies de forêt. »
Jusqu'à présent, la plupart des outils disponibles pour les gestionnaires fonciers se sont concentrés sur l'estimation du nombre de barrages qu'un cours d'eau pourrait soutenir, plutôt que sur la quantité d'eau de ces barrages. Mais l'installation de BDA gagne rapidement en popularité entre les régions, parfois plus rapide que la science ne l'a maintenue.
« Il y a juste beaucoup de BDA en cours, et c'est parce que les conseils des scientifiques manquent de combien nous avons vraiment besoin, où ils sont les plus efficaces et pourquoi ils sont les plus efficaces », a déclaré Westbrook. «Cette étude particulière arrive vraiment à l'endroit et pourquoi les BDA et les barrages peuvent être assez efficaces pour produire les types de résultats hydrologiques souhaitables.»
L'étude a également pesé le rôle du climat contre la géomorphologie et l'hydrologie locales. Les précipitations et la température étaient des prédicteurs plus faibles que la forme de la vallée, la puissance du ruisseau et la végétation – un résultat qui a été attribué en partie au décalage entre les données climatiques grossières et l'échelle fine des étangs.
« La résolution des données était grossière et pourrait être problématique, mais j'ai longtemps pensé et observé depuis longtemps que le climat est beaucoup moins important que le cadre géomorphique », a déclaré Westbrook, qui a étudié les castors sur plusieurs continents. «Vous n'avez que beaucoup d'espace physique qui peut certainement être inondé de barrages de castors. Les castors ne peuvent construire un barrage que si grand.»
Cette adaptabilité climatique est évidente dans la gamme des Beavers, qui s'étend des forêts boréales du Canada aux déserts du sud-ouest.
« Les castors sont vraiment adaptables », a déclaré Moravek. « Pour aller de l'avant dans un climat changeant, j'espère que les castors vont pouvoir s'adapter à cela et rouler avec les coups de poing un peu, et continuer à créer ces avantages d'ingénierie écosystémique. »
Moravek a déclaré que les castors ne sont pas à l'abri des pressions climatiques mais peuvent persister à travers les sécheresses, les inondations et les incendies, créant souvent des refuges qui abritent leurs colonies et autres espèces. «C'est ce qui fait d'eux une puissante espèce de clé de voûte.»
Mais les mêmes étangs qui offrent ces avantages peuvent également déclencher des conflits, inonder les terres agricoles, laver les ponceaux ou l'abattage d'arbres évalués par les propriétaires fonciers.
«Je pense qu'il est très important de considérer les risques», a déclaré Westbrook. « Il existe des risques très réels de la mise en œuvre de castors comme une solution basée sur la nature, et on peut parler de beaucoup moins que tous les avantages, mais ils sont certainement tout aussi importants. »
Les impacts des étangs de castors varient également considérablement selon la région et peuvent, dans certains cas, un pas à l'encontre des objectifs climatiques. Dans l'Arctique de l'Alaska, les chercheurs et les communautés autochtones ont constaté que les étangs en expansion peuvent accélérer le dégel du pergélisol, libérer les gaz à effet de serre et menacer les populations de poissons au cœur des traditions de subsistance, soulignant comment les castors peuvent aggraver les risques climatiques.
Les modèles prédictifs peuvent aider les gestionnaires à anticiper la quantité de superficie d'un barrage inondé, réduisant ainsi le risque de dommages aux biens et aux moyens de subsistance. Moravek a déclaré que des prédictions plus précises de la taille de l'étang et de l'inondation du potentiel «vous aident à réussir votre action de restauration».
Parmi les résultats les plus surprenants de l'étude, il y avait la relation géométrique entre la longueur du barrage et la taille de l'étang: un modèle de mise à l'échelle cohérent qui maintenait dans diverses régions. Wan a déclaré qu'elle ne s'attendait pas à ce que la relation soit si claire et que la régularité pouvait fournir un moyen simple et soutenu par les données de se rapprocher de la zone de l'étang lors de la conception de projets.
Les agences d'État commencent à intégrer la gestion des castors dans des stratégies plus larges de l'eau et de l'habitat. En Californie, les responsables de la faune ont libéré des animaux sur des terres tribales. Au Colorado, la planification de la restauration considère de plus en plus où les castors pourraient prospérer. En quantifiant comment les conditions de flux local influencent la taille de l'étang, l'étude fournit un cadre potentiel pour rendre ces décisions plus stratégiques.
Les chercheurs disent que les prochaines frontières seront temporelles et souterraines: combien de temps les étangs persistent avant d'échouer, la quantité d'eau souterraine qu'ils stockent et comment les réseaux d'évoluer avec le temps. Wan espère étendre l'effort de cartographie avec l'intelligence artificielle. Westbrook a mis en évidence les cycles de vie du barrage – la construction, l'effondrement, l'abandon et le renouvellement – comme un domaine de recherche passionnant. Moravek a souligné le stockage de l'eau souterraine comme un défi non résolu.
À travers ces efforts se trouve une reconnaissance commune de l'adaptabilité unique des Beavers et de la résilience qu'ils confèrent aux paysages qu'ils habitent.
« Les castors sont un collaborateur vraiment important pour s'adapter à un nouvel avenir climatique en Amérique du Nord et en Europe », a déclaré Moravek. « Plus nous pouvons apprendre à travailler avec eux efficacement, mieux nous allons être. »
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