Histoire de la flore alpine

Présentation au sujet: "Histoire de la flore alpine"— Transcription de la présentation:

1 Histoire de la flore alpine
Philippe Choler, Université de Grenoble

2 Une recherche sous forme d'enquête
Introduction Une recherche sous forme d'enquête l'inférence plutôt que la preuve expérimentale Un exercice de biologie évolutive et d'écologie historique une biologie des causes 'ultimes' Une biologie de la diversité diversité des formes de vie, diversité des climats

3 Différentes histoires entremêlées
Histoire géologique orogenèses - tectonique des plaques... Histoire des climats par ex. glaciations Histoire du vivant phylogénie - spéciation biogéographie Histoire des activités humaines écologie des perturbations

4 arbres et arbustes prostrés
La flore alpine étage ALPIN pelouses landes arbres et arbustes prostrés (zone de combat) forêt clairsemée étage SUBALPIN forêt dense

5 Relation altitude- richesse spécifique
Himalaya Plantes vasculaires Plantes vasculaires Bryophytes Lichens Scandes

6 Limites altitudinales de l'étage alpin

7 Un déterminisme thermique
isotherme 10°C en Juillet

8 Pelouses (ou toundras) alpines

9 Toundra arctiques

10 Comparaison arctique - alpin
Alpes suisses Côte nord de l'Alaska

11 L'empire floristique Holarctique
+ empire Néarctique empire Paléarctique 42% des terres émergées

12 Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique
Elyne queue de souris

13 Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique
Dryade

14 Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique
Airelle rouge

15 Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique
Hieracium alpinum L. (Epervière des Alpes)

16 La flore orophile européenne
Scandes ≈ 250 Alpes ≈ 950 Carpates ≈ 265 Pyrénées ≈ 575 Dinarides / Balkans ≈ 540 Photos:

17 La flore orophile européenne
Les espèces de haute latitude ont des aires de répartitions beaucoup plus larges que dans les montagnes tempérées Richesse Indice de rareté Données de l'Atlas Flora Europaeae (Jalas and Suominen, ; Jalas & al.,1996) à une résolution d'environ 50 x 50 km. 501 espèces/ ss. espèces arctiques- alpines ont été retenues D’après Väre & al. in Nagy,Grabherr,Körner & Thompson 2003

18 Histoire de la flore alpine
1. L'origine des flores orophiles

19 L'émergence des Angiospermes dans les flores du Tertiaire
Nombre moyen d ’espèces dans les paléoflores Jurassique Crétacé Plantes à fleurs (Angiospermes) Millions d ’années 215 145 65 D’après Stewart & Rothwell, 1994

20 Localisation des premiers gisements d ’Angiospermes
POTOMAC GABON-CONGO ISRAEL ? PATAGONIE Laurasie Téthys Gondwana Crétacé Inférieur (130 ma)

21 Le climat depuis le Tertiaire
Principale phase de surrection du plateau tibétain ( MA) dans un contexte de péjoration climatique Premières Composées Début de surrection du plateau tibétain Premières Graminées Phases de glaciation de l'Antarctique

22 La terre à l'optimum thermique de l'Eocène (50 MA)
Paléoflore arcto-Tertiaire

23 La terre lors du refroidissement tardi-Miocène (10 MA)
surrection des reliefs himalayens sous un climat subtropical mais marqué par une xéricité croissante Détroit de Drake -> courants circum antarctique

24 Reconstitutions paléo topographiques
Oligocène 30 MA En Eurasie, les hauts reliefs apparaissent d'abord en Himalaya. Il n'y a pas de reliefs "conséquents" dans les Alpes avant MA Miocène 10 MA

25 Les montagnes d'Asie. "Berceau" des flores orophiles Holarctiques ?

26 Diversité spécifique dans le genre Primula
D’après Pax & Knuth, 1905

27 Diversité spécifique dans le genre Astragalus
D’après Meusel,Jäger et Weinert, 1965

28 Histoire des Ancolies (Aquilegia)
Isopyrum

29 Histoire des Soldanelles (Soldanella)
Genre endémique du Système Alpin, mais proche de deux genres asiatiques (Omphalogramma et Bryocarpum)

30 Histoire des Soldanelles
La diversification du groupe est probablement très récente (Fin du tertiaire-Quaternaire)

31 L'Asie: berceau des flores orophiles Holarctiques ?
Des arguments très forts pour plusieurs genres "emblématiques" de la flore alpine Primula, Gentiana, Pedicularis, Astragalus, Kobresia, Saussurea...

32 Histoire de la flore alpine
2. L'impact des glaciations du Quaternaire

33 Les fluctuations thermiques du Quaternaire
Durant le dernier MA, la périodicité de ans est très marquée.

34 Les glaciations du Pleistocène tardif
Landos MIS11 Holsteininen MIS5e Eémien ( kyr) Homme de Néanderthal

35 Haute Loire. 1208m. Lac de cratère.
L'étude des pollens Fagus Abies Corylus Haute Loire. 1208m. Lac de cratère.

36 La séquence palynologique du Lac Bouchet (Velay)
Holsteinien ( ) Landos ( ) Eémien ( ) Holocène D'après De Beaulieu, 2003

37 La végétation de l'Europe depuis le dernier maximum glaciaire (LGM)
Dryas récent D'après Adams, 2001

38 Distribution des toundras alpines au LGM (Late Glacial Maximum)

39 Refuges potentiels dans les Alpes
Snow line Ice sheet Central alpine refugia (nunataks) Calcareous peripheral refugia Siliceous peripheral refugia From Schönswetter et al., Molecular Ecology, 2005.

40 Deux hypothèses sur les survivances glaciaires
L'hypothèse des Nunataks des populations ont pu se maintenir très localement dans les régions englacées L'hypothèse Tabula rasa toutes les populations actuelles ont recolonisé à partir de zones refuges situées à distance des régions englacées

41 Hypothèse des Nunataks
Isla Persica. Massif de Bernina

42 Diversité génétique chez Eritrichum nanum
Distribution sur l'arc alpin Alpes pennines Alpes rhétiques Alpes lepontiques D'après Stehlik et al., 2000

43 Diversité génétique chez Campanula barbata
High diversity Low diversity

44 Refuges est-alpins pour la flore silicicole
Rottenmanner Tauern Wöhlzer Tauern Hohe Tauern Hohe Tauern Packalpe Koralpe Seetaler Alpen Limite probable de l’extension maximale des glaces au Würm dans l'est des Alpes

45 Histoire de la flore alpine
3. Impact des activités humaines

46 Séquence pollinique du Lac Lauzon (Dévoluy)

47 Histoire Quaternaire du Plateau du Taillefer
Le Sapin remplace les Pins dans les forêts de versant et arrivée du hêtre Développement des forêts de Pins sur le plateau L'Epicéa remplace le Sapin dans les forêts de versant Disparition anthropique des forêts de Pins sur le plateau D'après Tessier & al., 1993

48 Quelques marqueurs polliiniques des activités anthropiques
"explosion" des Quercus Plantago lanceolata Céréales "explosion" de Picea D'après Burga, 1997

49 Une extension généralisée des systèmes prairiaux en altitude
une riche biodiversité liée à des pratiques agropastorales "traditionnelles" (fauche, troupeaux bien gardés...)

50 mais aussi une banalisation de la flore dans les situations "mal gérées"
- par "eutrophisation" de pelouses oligotrophes - par érosion des versants

51 Histoire de la flore alpine
Conclusion. Quel futur pour la flore alpine ?

52 Anomalies de température sur 1000 ans

53 Dstribution spatiale des anomalies saisonnières
IPCC, 2001

54 La réponse des écosystèmes arctiques
écotone subarctique- arctique en Alaska Étude diachronique montrant la colonisation des toundras arctiques par des arbustes à feuilles décidues : Bouleau (Betula nana) Aulne (Alnus crispa) Saule (Salix spp.) D'après Sturm M et al. (2001) Nature 411, 546

55 Niche-based modelling (1)
E.g. The niche of Castanea sativa (chestnut) T° of the coldest month Geographic representation of the realised niche GLM ER ~ α + ΣβiXi Observed distribution (AFE) Winter prec. Geographic space Ecological space Geographic space

56 Niche-based modelling (2)
E.g. The niche of Castanea sativa (chestnut) Geographic representation of the realised niche T° of the coldest month GLM ER ~ α + ΣβiXi Observed distribution (AFE) Futurs geographic representation of the niche Winter prec. Geographic space Ecological space Geographic space

57 Histoire quaternaire des pelouses alpines silicicoles dans les Carpathes
au-dessus de 800m + roche mère siliceuse roche mère siliceuse entre 1000 et 1800m roche mère siliceuse entre 2000 et 2800m

58 Histoire de la flore alpine
Merci de votre attention

59 Évolution du CO2 dans le scénario "Business as usual"

60 Quelques exemples de distribution Holarctique
Exemple de vicariance Néo - Paléarctique