Une équipe interdisciplinaire de scientifiques du Advanced Science Research Center du CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) a dévoilé un modèle conceptuel et un cadre de surveillance intégrateur conçus pour révéler comment le changement climatique exerce une pression sur la vie sur la planète.
Leur étude, publiée cette semaine dans Cell rapporte la durabilitéintroduit le concept du modèle Climate BioStress et propose l'adoption d'un système intégratif Climate BioStress Sentinel (CBS3), qui pourrait transformer la façon dont les chercheurs, les décideurs politiques et les communautés détectent, comprennent et réagissent aux menaces climatiques.
La recherche part de questions simples mais urgentes : quel est l’impact du changement climatique sur les règnes vivants de la Terre, et ces effets peuvent-ils être systématiquement détectés ? La réponse de l'équipe est que le biostress climatique se manifeste par des signatures biologiques détectables, allant des changements génétiques aux changements dans des organismes individuels et des écosystèmes entiers, qui peuvent servir de signaux d'alerte précoces du changement provoqué par le climat.
« La vie a toujours porté l'empreinte du stress dans sa biochimie, sa physiologie et ses comportements », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Charles J. Vörösmarty, directeur fondateur de la CUNY ASRC Environmental Science Initiative, professeur Einstein de sciences de la Terre et de l'environnement au CUNY Graduate Center et de géographie au Hunter College.
« En identifiant systématiquement ces signatures de stress parmi les espèces et les écosystèmes, nous pouvons mieux comprendre les effets en cascade du changement climatique et fournir des informations en temps réel pour les atténuer. Cela inclut les humains et nos infrastructures sociales et bâties. »
Un système sentinelle pour une biosphère stressée
CBS3 est envisagé comme un réseau mondial à plusieurs échelles pour détecter et intégrer des indicateurs de stress climatique dans les infrastructures biologiques, bâties et sociales, ce qui le rend particulièrement bien adapté au déploiement dans des environnements urbains denses. Le système s'appuie sur des outils de pointe tels que le séquençage génomique, l'analyse biochimique, les technologies de détection avancées, l'intelligence artificielle et les données socio-environnementales pour comparer les conditions actuelles et suivre les changements au fil du temps.
L’étude met en évidence une gamme d’organismes et d’espèces sentinelles qui peuvent servir d’indicateurs mesurables, notamment :
- Microbes et phytoplancton, qui régulent les gaz à effet de serre et la production d'oxygène
- Les amphibiens, reconnus depuis longtemps comme très sensibles aux changements environnementaux
- Organismes sessiles comme les coraux et les arbres, dont les modes de croissance enregistrent un stress climatique à long terme
- Lichens et autres symbiotes sensibles à la chaleur et à la pollution
CBS3 intégrerait également des données centrées sur l’humain – depuis les archives gouvernementales jusqu’aux médias sociaux – pour comprendre comment le stress climatique se répercute sur les sociétés et les économies. L’équipe d’étude imagine également l’utilisation intensive des données environnementales collectées par la science citoyenne à l’aide de microcapteurs avancés qui peuvent être installés dans les maisons ou les entreprises ou comme vêtements portables par des millions de personnes. Ces données peuvent ensuite être téléchargées via des téléphones portables pour donner une image intégrée en temps quasi réel du biostress, que les chercheurs comparent à un rapport météorologique sur le stress climatique.
Un grand défi panscientifique
Le développement et le déploiement de CBS3 représentent ce que les auteurs appellent un « grand défi pan-scientifique » qui s'étend sur au moins 12 ordres de grandeur dans l'espace et dans le temps, de la chimie moléculaire à la dynamique à l'échelle planétaire. Même si des défis techniques subsistent, l’étude affirme que la science est prête pour un premier déploiement de systèmes sentinelles.
« En fournissant un suivi opérationnel des effets climatiques sur plusieurs systèmes, notre étude s'aligne sur le concept One Health intégrant des données provenant des humains, des animaux et des écosystèmes », a déclaré la co-auteure de l'étude Patrizia Casaccia, directrice fondatrice de la CUNY ASRC Neuroscience Initiative et professeur Einstein de biologie et de biochimie au CUNY Graduate Center.
« Nous suggérons que la mise en œuvre de systèmes sentinelles, comprenant des données sur les plantes, les microbes, les animaux, les personnes, l'eau et le sol, fournirait un outil important pour surveiller l'impact des facteurs de stress climatiques et tester l'efficacité de tout engagement mondial construit autour d'un tel système sentinelle. Dans l'ensemble, ces approches éclaireraient les décisions politiques et orienteraient les investissements dans la réponse climatique. »
« Bien que l'adaptation climatique vise à protéger les humains et les systèmes sociaux et économiques, notre travail montre que l'adaptation à elle seule sera insuffisante », a ajouté le co-auteur Kevin Gardner, directeur fondateur de la CUNY ASRC Structural Biology Initiative et professeur émérite de chimie et de biochimie au City College de New York.
« CBS3 offre un moyen de détecter rapidement le stress climatique et de mobiliser des réponses plus efficaces, basées sur des données, qui pourraient guider les stratégies d'atténuation afin de minimiser l'impact sur la biosphère. »
