Des contreforts nord du plateau du Tibet au sud de la Sibérie, de l’ouest du Kazakhstan à l’est de la Mongolie, s’étend l’un des plus vastes écosystèmes au monde : les steppes d’Asie centrale. À perte de vue, un océan herbacé accueille une riche biodiversité : élans, gazelles, ours bruns, léopards ou tigres sibériens, entre autres espèces remarquables, y ont élu domicile.

Pourtant, à cette vaste géographie il manquait l’histoire. L’histoire naturelle, s’entend. L’évolution de ces steppes au cours des âges géologiques restait mystérieuse car très peu étudiée. Une équipe franco-néerlandaise est venue pallier cette lacune. Elle vient de présenter, pour la première fois, une chronologie des grands événements climatiques et environnementaux (en anglais) survenus au cours des derniers 40 millions d’années. Cette histoire montre à quel point la steppe est fragile et vulnérable aux modifications du climat.

Le pollen pour retracer l’évolution des écosystèmes

Pour reconstruire l’évolution des steppes, les chercheurs ont fait appel à l’un des meilleurs témoins des écosystèmes du passé : le pollen. Chaque grain a sa forme et ses motifs propres qui permettent d’identifier l’espèce ou la famille végétale qui l’a produit. Ainsi, les différentes strates géologiques gardent la mémoire des flores qui se sont succédé.

Au nord-ouest de la Chine, les chercheurs ont trouvé un site exceptionnel pour récolter ce pollen. Il se trouve près de la ville de Xining, la capitale du Qinghai. « Nous avons là un enregistrement qui va de moins 40 à moins 15 millions d’années, explique Guillaume Dupont-Nivet, chercheur CNRS au laboratoire Géosciences de Rennes1 et à l’université de Potsdam (Allemagne). C’est un site unique qui nous a permis d’avoir une vue d’ensemble de l’histoire des steppes. »

Étude des sédiments, des buissons et des herbes à la recherche de pollens (bassin de Xining, province de Qinghai, Chine, le 16 août 2017).

Étude des sédiments, des buissons et des herbes à la recherche de pollens (bassin de Xining, province de Qinghai, Chine, le 16 août 2017).

Guillaume Dupont-Nivet

Guillaume Dupont-Nivet

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Récolter ces grains microscopiques est un travail particulièrement délicat. « Il faut faire très attention à ne pas contaminer les échantillons avec du pollen actuel », explique le chercheur. En effet, sous le microscope, difficile de distinguer un grain de pollen vieux de 30 millions d’années d’un grain tout juste échappé d’une fleur du voisinage.

Pour reconstruire cette histoire climatique et environnementale, les chercheurs ont aussi utilisé d’autres données. Ils ont fait appel à des modèles climatiques, des relevés de fossiles animaux et des données isotopiques permettant de suivre les variations de température et de précipitation au cours des âges. Ils sont ainsi parvenus à établir trois grandes phases écologiques pour les steppes d’Asie centrale.

Des bouleversements climatiques successifs

Il y a 40 millions d’années, deux familles d’arbustes, les nitrariacées et les éphédracées, étaient ubiquitaires dans la région. Ces végétaux ont permis l’éclosion d’une faune étonnante. Les ancêtres des chevaux et des rhinocéros, les périssodactyles, dominaient alors cette savane. C’est alors que le climat de la région a commencé à changer. L’Himalaya et le Tibet se sont élevés sous la poussée du sous-continent indien et le régime des moussons a changé. Au nord du Tibet, les pluies se sont amoindries. Dans le même temps, la Parathéthys, la grande mer qui s’étendait de la Mongolie à la Méditerranée, s’est peu à peu asséchée. Ainsi, ces terres sont devenues de plus en plus arides.

Mais le coup final, celui qui a sonné la fin de cette steppe primitive, est survenu il y a 34 millions d’années. Une crise globale, connue sous le nom de « Grande coupure » Éocène-Oligocène, a conduit à une extinction massive d’espèces dans de nombreuses régions du monde. Elle est due, en grande partie, à la formation de la calotte glaciaire sur le continent antarctique. Cet événement a rapidement refroidi la planète. En Asie centrale, cela s’est traduit par une chute brutale des précipitations. Un désert aussi aride que le Sahara a pris possession des steppes. Des dunes de sable ont recouvert les derniers lieux de vie. Dans ce milieu hostile, quelques rongeurs et lapins composaient l’essentiel de la faune.   

Évolution de la répartition géographique des registres polliniques d'Asie centrale de l'Éocène (40 millions d'années) à l'époque moderne. Ces paléogéographies montrent aussi l'élévation progressive des chaînes montagneuses et le retrait vers l'ouest de la Paratéthys.

Évolution de la répartition géographique des registres polliniques d'Asie centrale de l'Éocène (40 millions d'années) à l'époque moderne. Ces paléogéographies montrent aussi l'élévation progressive des chaînes montagneuses et le retrait vers l'ouest de la Paratéthys.

G. Dupont-Nivet/Sciences Advances DOI: 10.1126/sciadv.abb8227

G. Dupont-Nivet/Sciences Advances DOI: 10.1126/sciadv.abb8227

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Ce désert s’est maintenu pendant des millions d’années. Puis, au milieu du Miocène, il y a entre 14 et 17 millions d’années, le climat s’est humidifié à nouveau. La cause ? « On ne sait pas à quoi ce changement est dû », admet Guillaume Dupont-Nivet. Pourtant, le changement est net. Les conditions climatiques sont redevenues propices à la vie. La steppe actuelle, recouverte d’herbes et d’arbustes, a vu le jour. De grands mammifères, lions, aurochs et mégalocéros, y ont trouvé leur niche écologique, avant d’être impitoyablement chassés par une nouvelle espèce invasive arrivée il y a 50 000 ans : Homo sapiens.  

L’avenir incertain des steppes

Ce grand singe pourrait être à l’origine d’un nouveau chamboulement environnemental. Les modèles de changement climatique montrent que l’Asie centrale est en passe de devenir l’un des endroits les plus chauds et secs de la planète. 

Or, cette évolution pourrait être irréversible. « Ce que montrent nos travaux, c’est qu’il existe un seuil au-delà duquel on ne peut pas revenir en arrière. Une fois que l’environnement désertique se met en place, il peut se maintenir sur des millions d’années. Ainsi, même si l’on parvenait à contrôler les niveaux de CO₂ dans l’atmosphère, revenir à la situation antérieure serait impossible », prévient Guillaume Dupont-Nivet. Si ce scénario catastrophe venait à se réaliser, ce sont les moyens de vie de centaines de millions de personnes qui s’écrouleraient en quelques décennies. ♦

Pour en savoir plus
"Cenozoic evolution of the steppe-desert biome in Central Asia", N. Barbolini, A. Woutersen, G. Dupont-Nivet et al., Science Advances, vol. 6, n° 41, octobre 2020. DOI: 10.1126/sciadv.abb8227

À lire sur le site du CNRS
Un effondrement écologique irréversible en Asie provoqué par des changements climatiques