Le parc du Pléistocène (en russe , ) est une réserve naturelle de Russie (d'environ hectares), accolée à un centre d'études scientifiques, située en Sibérie, dans la république de Sakha (ancienne Yakoutie), à environ de la ville de Tcherski.
Historique Le parc du Pléistocène a été créé en 1988 par Sergueï Zimov. Un premier enclos de 100 hectares a accueilli une population de grands herbivores, puis un second enclos bien plus grand a été créé, mais qui à ce jour n'abrite qu'une population peu dense d'animaux.
Localisation, climatologie Le parc est situé dans l'une des zones de taïga les plus froides du monde (bien qu'en voie de réchauffement, en été, il n'y gèle plus la nuit déplore Sergueï Zimov) Barbara Lohr : "Sibérie : les aventuriers de l’Age perdu", ARTE Reportage, 36 minutes, 2017 , à quelques kilomètres de la ville de Tcherski (la ville la plus froide du monde, qui avec son port fluvial était l'ancienne base de départ de la plupart des explorations de l'arctique par les scientifiques, mais aussi par les chercheurs d'or durant la période soviétique bien qu'elle a perdu une grande partie de ses moyens avec la chute du bloc soviétique, qui n'est accessible qu'en avion via deux vols hebdomadaires en 2017). Le parc entier repose sur une épaisse couche de permafrost, riche en fossiles de grands mammifères et dont une tranche (en recul rapide, d'environ 3m/an à cause du réchauffement) est visible et facilement accessible sur des dizaines de kilomètres le long des berges du fleuve Kolima.
Le parc jouxte une station scientifique, la NESS (Station Scientifique du Nord-Est) qui est depuis plusieurs décennies l'un des principaux lieux de recherche sur les écosystèmes arctiques.
Recherche scientifique Le parc bénéficie des moyens la NESS (Station Scientifique du Nord-Est), également créée par Sergueï Zimov, qui accueille toute l'année des spécialistes du pergélisol et des chercheurs en écologie, climatologie, biologie arctique, hydrologie, limnologie, géophysique, physique de l'atmosphère Elle dispose de dotés d'équipements modernes et d'une capacité d'accueil de à la fois. Les visiteurs n'y sont pas autorisés en hiver.
Un enjeu scientifique majeur pour le Parc est de mieux comprendre ce qui fut le plus grand biome des terres émergées, qui a été dominant dans le nord de l'Eurasie et de l'Amérique du Nord durant 2 millions d'années : la steppe des mammouths, biome qui a entièrement et rapidement disparu à la fin de la dernière glaciation il y a ans environ alors que l'humanité colonisait ces paysages qui évoluaient en toundra moussue et en taïga peu boisée.
Des études récentes (publication 2021), notamment basées sur des échantillons fécaux (fèces congelés et conservés dans le pergélisol) ont permis de reconstituer la nourriture et les usages de la steppe sibérienne préhistorique par 3 espèces (Mammouth laineux, Cheval préhistorique et Bison des steppes). Ces travaux ont une résolution taxonomique bien plus élevée que les précédents, car bénéficiant de la première analyse intégrée de l'ADN (barcoding moléculaireRemarque : habituellement, ce type d'étude ne cible que la boucle chloroplastique trnL P6, ici elle a aussi ciblé l'ITS ribosomique nucléaire (nrITS) qui peut considérablement améliorer la résolution taxonomique des identifications de plantes (ici au niveau de l'espèce pour des familles de plantes difficiles à distinguer par leurs pollens ou leurs traces fossiles dans les excréments (ex : Asteraceae, Cyperaceae et Poaceae)). Le nrITS est long (∼300–500 paires de base) ce qui implique de trouver des ADN assez bien conservés, ce qui est rare, mais possible dans le pergélisol.), du pollen et des macrofossiles trouvés dans les excréments de mammouths. Ils confirment que le Mammouth laineux avait une alimentation très diversifiée, trouvée dans des habitats variés. Ceci prouve que la « steppe à mammouths » du Pléistocène n'était pas homogène, mais bien constituée d'une mosaïque d'habitats. Selon les données paléontologiques acquises dans les années 2010-2020, cette mosaïque rassemblait des zones arbustives, des berges, zones humides permanentes et des prairies productives. Il ne faut plus imaginer la steppe à mammouths comme de vastes prairies de graminoïdes mélangées comme le pensait Guthrie en 1990 à quelques espèces d'armoises. En 2014, Willerslev et al. ont en effet prouvé que la flore était plus diversifiée qu'on ne le pensait antérieurement, avec notamment des plantes vasculaires herbacées non graminoïdes qu'on retrouve dans de la mégafaune (source importante de protéines).
Autre découverte récente (2021) : le Bison des steppes et le cheval holocène n'étaient pas des brouteurs stricts ; ils mangeaient aussi des écorces ou des plantes d'environnement marécageux. En comparant l'usure de leurs dentitions à celle des bisons et chevaux contemporains, on montre qu'ils mangeaient une nourriture plus tendre que leurs homologues contemporains, plus riche en herbacées.
On a récemment (2020) confirmé, dont par la mesure des densités de squelettes fossiles trouvés dans les pergélisols du nord de la Sibérie, que . De vastes troupeaux de grands herbivores y entretenaient un écosystème de steppe, stable. À la différence de ce qui s'est passé dans la savane, en zone froide, ces animaux réduisaient l'humidité et l'aération des sols, ainsi que la température du pergélisol (en compactant et perçant le manteau hibernal isolant de neige) ; ils ont aussi contribué à un stockage dans les sols, en amplifiant même les variations climatiques glaciaires-interglaciaires. Des études récentes ont montré que contrairement à une idée reçue, en dépit du froid hivernal, la productivité de cet écosystème était élevée ; elles ont aussi montré que ces milieux ont joué un rôle majeur dans la dynamique glaciaire-interglaciaire du stockage du carbone (le méthane congelé dans le pergélisol constitue encore le principal réservoir de carbone proche de la surface sur terre. Dans ces steppes, les méga- et méso-herbivores jouaient un rôle important pour la dispersion des graines. Et, dans un environnement relativement sec, ils diminuaient le risque de feux.
L'extinction de la mégafaune des zones froides en fin du Quaternaire a eu des conséquences négatives pour l'environnement et peut-être la biosphère, avec des conséquences en cascade sur la composition, la structure et le fonctionnement des écosystèmes, et avec un risque d'incendies très accru, qui a contribué à la formation de nouvelles communautés dans les biomes. Ces conséquences sont détectées, bien que difficilement, dans les changements floristiques et faunistiques observés par la paléontologie à cette époque. Des travaux récents montrent que la fonge (étudiée via les archives polliniques fossiles) a aussi été affectée, expliquant certaines conséquences écologiques.
Selon plusieurs études récentes, le rétablissement des écosystèmes de prairie dans les plaines de régions froides diminuerait le risque d'incendies (et les émissions de CO2 liées), ralentirait le dégel du pergélisol et réduirait l'intensité et la vitesse de réchauffement actuelsBeer, C., Zimov, N., Olofsson, J., Porada, P., Zimov, S. (2020) Protection of Permafrost Soils from Thawing by Increasing Herbivore Density ; Scientific Reports ;, 2020, 10(1), 4170Macias-Fauria, M., Jepson, P., Zimov, N., Malhi, Y. (2020) Pleistocene Arctic megafaunal ecological engineering as a natural climate solution? ; Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciencesthis, 375(1794), 20190122.
Les données fossiles accumulées, datées au carbone 14, associée aux modèles qui ont rétrospectivement reconstitué l'enveloppe climatique des steppes à mammouths montrent que le changement climatique (qui avait été bien supporté par la plupart des espèces lors des réchauffements précédents) ne peut expliquer l'extinction de cet écosystème qui a été dominant durant des milliers d'années (âges glaciaires récents).
Un autre sujet préoccupant, abordé dans le Parc et la région, est le problème du relargage de méthylmercure (composé encore plus toxique que le mercure per, accumulé en grande quantité dans le pergélisol au cours des âges)Zolkos, S., Krabbenhoft, D.P., Suslova, A., ...Amos, E., Holmes, R.M. (2020) Mercury Export from Arctic Great Rivers ; Environmental Science and Technology, 54(7), pp. 4140–4148.
Gestion, restauration et conservation de la Nature Ce parc constitue l'une des plus grandes expérience scientifique de renaturation et de restauration écologique à ciel ouvert.
Contexte Le GIEC a clairement montré que l'une des explications de l'augmentation de la température dans la zone polaire et circumpolaire est la réduction de la couverture neigeuse (et de la glace de mer dans l'Arctique). Ce phénomène a fortement réduit l'albédo de la surface de la Terre dans l'hémisphère nord.. Dans le contexte du changement climatique, une part croissante des infrarouges reçus du Soleil est maintenant absorbée en quantité massive par les sols et paysages de régions de toundra et de taïga, contribuant à l'amplification des changements de température dans l'Arctique.. Ce phénomène de rétroaction climatique est parfois qualifié de bombe climatique car il fait aussi fondre le pergélisol et ses clathrates, ce qui libère des quantités croissantes de méthane (et du ) dans l'atmosphère.. Contrôler la fonte du pergélisol et l'un des grands enjeux du réchauffement climatique et parmi les plus urgent.
L'objectif du parc Il est principalement de restaurer des paysages et écosystèmes de prairies, steppe, aussi proches que possible ceux de la dernière période glaciaire, quand les écosystèmes steppiques étaient les écosystèmes dominants de la planète.
Pour cela il faut faire reculer la taïga, qui dans cette région est pauvre en biodiversité, de couleur sombre (faible albédo) et modifie fortement la structure du manteau neigeux (qui n'est plus uniforme en hiver comme il l'était dans la toundra et les milieux de steppes) et qui donc contribue au réchauffement du permafrost ainsi, par conséquent, qu'aux émissions de méthane.
Sergueï Zimov est parti du constat qu'en Sibérie, la taïga et la toundra sont devenues herbeuses partout où elles ont été suffisamment dérangées, par exemple par des troupeaux de chevaux sauvages ou par l'un des goulags staliniens.
Il expérimente lui-même cette réversibilité en 1988, en observant un troupeau de 25 chevaux yakoutiens et montrant que dans leur enclos, ils convertissent rapidement la toundra humide et moussue en pâturage herbeux, en piétinant la neige et en fertilisant le sol en rongeant ou écorçant les arbustes. Il pose donc l'hypothèse que l'immense steppe de mammouths était entretenue par les herbivores et que si elle est devenue une mosaïque de taïga et de toundra c'est parce que ces animaux ont disparu, probablement car devenus le gibier des humains (qui à cette époque ont maitrisé le feu tout en important de nouvelles techniques de chasse (arc et pointes de flèche, propulseur, pièges).
L'été 1993, deux écologues de l'université Duke de Durham (Caroline du Nord), Chapin et James Reynolds, intrigués par cette idée, se rendent au NESS pour y rencontrer Sergueï Zimov. À force d'argumentations lors de discussions qu'ils jugent perturbantes, mais , Sergueï Zimov finit par les convaincre ; après avoir approfondi cette hypothèse, deux ans plus tard (en 1995), avec Sergueï Zimov et certains de ses collègues russes, ils publient dans The American Naturalist un article selon lequel dans l'extirpation de la mégafaune arctique.
Les steppes préhistoriques qui couvraient ces régions étaient .. Sa phytocénose correspondrait à la toundra et à la steppe ;