Dispersion, et volution des aires de peuplement

1
Dispersion, et évolution desaires de peuplement

• La chorologie
• Létude statique des airesLétude dynamique des
  aires

2001 D. Fortin
2002- PjhR
2000 S. Muller
Phytogéo Unité 06
2
Les unités de ce cours de phytogéographie.

• U_01 Introduction objectifs, méthodes, plan de
  cours
• U_02 Les formations végétales du globe
• U_03 Espèce, population, et leurs propriétés
  écologiques
• U_04 Ontogenèse, démographie, allocation des
  ressources
• U_05 Compétition, allélopathie, coexistence
  conséquences
• U_06 Dispersion, et évolution des aires de
  peuplements
• U_07 Structure et fonctionnement de la
  végétation
• U_08 Analyse de lorganisation spatiale de la
  végétation
• U_09 Cadres écologiques de référence au Québec
• U_10 Couvert végétal du Québec-Labrador et son
  histoire

3
Richesse aréale en Afrique Lebrun, in Ozenda
(1964)
300 espèces / 10 000 km2 au Sahara
5400 espèces / 10 000 km2 à Madagascar
Gradients de richesse taxonomiquechez les
plantes vasculaires
4
Verbascum thapsus Le tabac du Diable Scrophulariac
ées 360 espèces de Verbascum (125, daprès
Marie-Victorin, 1935) Originaire de Turquie
5
in Ozenda, 1964
Gradients de diversité spécifique
6
La joubarbe Sempervivum sp. Crassulaceae
Why?
Warum??
Por que???
Pourquoi????
Aire naturelle du sous-genre Jovibarba
7
Chorologie Désigne l'étude de l'aire de
peuplement d'un organisme vivant d'un point de
vue géographique, mais aussi sur les plans
historique et écologique.
La chorologie implique donc non seulement létude
de la répartition de cet organisme dans l'espace
mais aussi lexamen de l'évolution de cette
répartition dans le temps, et des facteurs qui en
sont la cause.
A. Description de la structure des aires B.
Recherche des causes de la limitation des
aires A oriente B (actuel) B implique Aires
anciennes
8
Aires et Stations
Aire territoire bien délimité géographiquement
à lintérieur duquel on trouve lunité
taxonomique considérée (le taxon).Cest laire
de peuplement. Elle est continue ou discontinue
...
selon que la distance entre les stations excède
(discontinue) ou non (continue) la zone de
dispersion des graines (ou propagules).
Station désigne une localité homogène
géographiquement, topographiquement et
écologiquement. Les conditions du milieu et la
végétation doivent donc y être sensiblement
uniformes. Une station ne peut être discontinue,
mais plusieurs stations peuvent être contiguës ou
non.
Aires disjointes stations très éloignées,
régions très différentes Ex. Erigeron alpinus
Himalaya, Rocheuses, Appalaches
9
Distribution mondiale de Salix herbacea
Continu ?
Discontinu ?
Origine ?
10
1. Étude de la forme des aires

• Aires zonales
• dont le grand axe suit les latitudes (La)
• Aires méridiennes
• dont le grand axe suit les longitudes (Lo)
• Aires régionales
• dont la forme nest pas allongée (LoLa)
• Aires continues, aires discontinues
• Aire principale, aire(s) satellite(s), station(s)
  satellite(s)
• Aires disjointes, stations disjointes une
  question déchelle...

11

• Aires continues, aires discontinues le cas de
  lérable à sucre (Acer saccharum)
• Aire principale, aire(s) satellite(s), station(s)
  satellite(s)
• Aires disjointes, stations disjointes une
  question déchelle...
• et une question de précision dans la
  représentation cartographique

USGS
12
Aspects de lanalyse chorologiqueOzenda, 1964

• Létude statique des aires observations
• Forme et dimension
• Types continus, discontinus
• Aires disjointes, rayonnantes, concordantes,
  cosmopolites, zonales, méridiennes, etc.
• Endémisme, vicariance
• Létude dynamique des aires explications
• Interprétation des aires actuelles gtgt hypothèses
• Aires héritées (reliques, relictes)
• Centres dorigine des espèces ou des genres
• Paléontologie végétale et évolution des aires
• Paléochorologie gt aires de peuplement anciennes

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Éléments de lanalyse chorologique

• La forme des aires de peuplement
• La dimension (ou taille) des aires
• Les types daires de peuplement
• Les causes des aires observées
• Leur modification dans le temps
• La stabilité des aires
• Lendémisme
• La vicariance

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La dimension et la forme des aires

• Taille limitée par des facteurs abiotiques
• Le (bio)_climat ex. la limite toundra/taïga
• Photopériode différentes latitudes
• Thermopériode différentes altitudes,
  continentalité
• Substrat silicicoles/-fuges, calcicoles/-fuges
• Rôle des facteurs biotiques
• Mutualisme, parasitisme, prédation
• Agents de dispersion des graines / propagules
• Formes particulières
• Aires zonales (latitudinales)
• Aires méridiennes (longitudinales)
• Aires régionales

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Les types daires de peuplement

• Aire Continue ou Aire Discontinue
• selon que la distance entre les stations est lt
  ou est gt que celle de la dispersion des graines
• Aire Disjointe populations très distantes
  occupant des régions très différentes (Ex.
  Erigeron alpinus)
• Aires satellites très petites p/r à laire
  principale
• Aire Relique vestige, survivance du passé
• Relique taxonomique Ginkgo biloba
• Relique géobotanique Metasequoia
• Relicte climatique Dryas drummondii
• aire très réduite p/r à laire ancienne

16
Aires de peuplement particulières

• Aire rayonnante
• Dispersion centrifuge à partir dune zone
  centrale
• Aires concordantes
• Superposition Animal/Plante ou Plante/Plante
• Aire cosmopolite
• Monde entier dans un habitat précis (Ex. Typha)
• Aire subcosmopolite (cosmopolite avec lacunes)
• Aire en expansion
• Espèces colonisatrices à dispersion très efficace
• Notion (toute relative...) de stabilité des aires

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Origine et modification des aires

• Origine des espèces à aire discontinue
• Espèces polytopiques
• Espèces monotopiques
• Centre dorigine des espèces
• Centre de fréquence (n espèces dun genre)
• Facteurs de modification des aires
• Changements climatiques
• Dérive des continents, orogenèses
• Activités humaines (Ambrosia)
• Dissémination des graines ou des propagules

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Endémisme

• Définition
• Unité taxonomique quelconque (taxon) dont laire
  de peuplement est limitée à une région naturelle
  déterminée (station, île, vallée, ...,
  continent(s)).
• Lendémisme touche donc divers niveaux
  taxonomiques
• Sous-espèces ou variétés Taraxacum officinale
• Espèces Gingko biloba (Chine)
• Genres Sarracenia (AduN)
• Familles Cactacées (AduN)
• Concept lié au processus disolement et à
  lhistoire des aires de peuplement

19
Types dendémisme

• Paléo-endémisme (survivants dune flore très
  ancienne)
• Endémisme relictuel (subsistance très localisée)
• Éco-endémisme (sites particuliers tourbières,
  serpentine)
• Néo-endémisme (ex. laubépine au Québec)
• Endémisme insulaire (îles, montagnes) spéciation
  accrue mais problèmes de consanguinité
• Îles océaniques Îles
  continentales
• Canaries 45 Alpes 10
• Madagascar 66 Pyrénées 16
• Nlle-Zélande 72 Tibesti 40
• Hawaï 87
• Sainte-Hélène 88

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Vicariance

• Définition (vicarius remplaçant vicaire/curé)
• Taxons étroitement apparentés mais sexcluant
  dans leur répartition
• Fagus et Nothofagus AduN - AduS
• Fagus sylvatica et F. grandifolia AduN -
  Europe
• Abies balsamea et Abies sibirica EAduN- Asie
• Vicariances de rôles
• V. physionomique Steppes et Prairies
• V. chorologique Cactus et Euphorbia
• Pinus banksiana et P. sylvestris
• V. écologique Nuphar et Nymphaea
• Typha et Phragmites

21
Échelle des temps géologiques
Géopanorama de Québec
22
La face changeante de la Terre
23
Chorologie et Paléobiogéographie

• Genèse de la flore sous linfluence de
  changements variés dont les suivants
• Géophysique (position sur le globe équateur)
• Paléogéographique (terres vs mers et océans)
• Pangée / Panthalassa (Paléozoïque 540 à
  200 MA)
• Laurentia (au Nord)
• Gondwana (au Sud)
• Dérives, démantèlements, agrégation de plaques
• Orographique (surrections de montagnes)
• Climatique (souvent fonction des trois premiers)
• Ces aspects sont le plus souvent liés
• Tectonique http//www.ucmp.berkeley.edu/geology/
  anim1.html

24
Trame historique 1 de 3

• Précambrien (avant 600 MA) Cyanophycées
• Primaire ou Paléozoïque (600-225 MA)
• Cambrien algues marines eucaryotes
• Ordovicien 1iers végétaux terrestres ? (spores)
• Silurien Ptéridophytes primitives
• Dévonien Climat chaud (coraux en Laurentie)
• Lycopodinées, Équisétinées, 1ières Spermaphytes
• Carbonifère Climat chaud et humide (houilles)
• Ptéridospermales, Gingkoales, Cycadales
• Permien Refroidissement et asséchement
• Flore à Voltzia (conifères), Flore à
  Glossopteris
• Flore à Gangamopteris (fougère à graines)

25
Trame historique 1 de 3

• Précambrien (avant 600 MA) Cyanophycées
• Primaire ou Paléozoïque (600-225 MA)
• Cambrien algues marines eucaryotes
• Ordovicien 1iers végétaux terrestres ? (spores)
• Silurien Ptéridophytes primitives
• Dévonien Climat chaud (coraux en Laurentie)
• Lycopodinées, Équisétinées, 1ières Spermaphytes
• Carbonifère Climat chaud et humide (houilles)
• Ptéridospermales, Gingkoales, Cycadales
• Permien Refroidissement et asséchement
• Flore à Voltzia (conifères), Flore à
  Glossopteris
• Flore à Gangamopteris (fougère à graines)

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Rubidgea sp.
Gangamopteris sp.
Glossopteris sp.
27
Trame historique 2 de 3

• Secondaire ou Mésozoïque (225-65 MA)
• Triassique Cycadales / Gymnospermes
• Jurassique Apparition des Angiospermes
• Crétacé Explosion des Angiospermes
• Atlantique http//www.ucmp.berkeley.edu/geology/
  anim11.html

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Trame historique 2 de 3
29
Trame historique 2 de 3

• Secondaire ou Mésozoïque (225-65 MA)
• Triassique Cycadales / Gymnospermes
• Jurassique Apparition des Angiospermes
• Crétacé Explosion des Angiospermes
• Atlantique http//www.ucmp.berkeley.edu/geology/
  anim11.html
• Tertiaire ou Cénozoïque (65-2,6 MA)
• Paléocène Diversification des Angiospermes
• Éocène Familles dicotyles toutes individualisées
• Oligocène Exubérance des forêts mixtes
  Laurisylve
• Miocène Début dun refroidissement
• Sequoia, Magnoliacées, Palmiers
• Pliocène Refroidissement accentué

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Trame historique 3 de 3

• Quaternaire (Cénozoïque Pléistocène)
• Pléistocène (1,8 MA à 11 400 ans étal. B.P.)
• Multiples successions de périodes glaciaires
  et
• interglaciaires dans un rapport de durées
  de 101
• Nombreux brassages floristiques latitudinaux
• Rôle des barrières Europe vs AduN
• Holocène depuis 11 400 ans, environ
• Mouvements de flores contrôlés surtout par
  les
• changements climatiques liés aux
  variations de
• la radiation solaire incidente
• position astronomique terre-soleil
• ? activité solaire
• et par laction humaine déforestation,
  commerce, etc.

31
Dispersion, et évolution desaires de peuplement

• Exemples
• Létude statique des airesLétude dynamique des
  aires

Unité 06
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A2. Étude de la structure des aires types daires

• A. Aires cosmopolites
• Aires qui couvrent la plus grande partie des
  zones habitables
• du globe. La fréquence de cette répartition
  augmente avec le rang
• des unités taxonomiques. Dassez nombreux ordres
  et familles
• atteignent le cosmopolitisme
• Poaceae
• Composées

Genres et espèces ne sont que très rarement
cosmopolites - Lemna (lentilles deau)
Lemnaceae - Phragmites communis (roseau commun)
Festuceae ... et les mauvaises herbes -
Taraxacum officinale (pissenlit) Ligulifloreae
33
A2. Étude de la structure des aires types daires
B. Aires circumterrestres Aires qui occupent
lensemble des terres ou des océans compris entre
certaines limites de latitude.
Exemple Le genre Ribes (gadellier, groseiller,
cassis) qui présente une aire circumboréale /
tempérée.
Exemple La famille des Palmiers qui présente
une aire circumtropicale.
34
Aires circumterrestres
Aire circumboréale / tempérée le genre Gadellier
(Ribes spp.)
Aire circumtropicale la famille des Palmiers
Lemée, 1967
35
Les Cycadales sont aussi circumtropicales
Ozenda, 1964
36
A2. Étude de la structure des aires types daire
C. Aires endémiques
Lendémisme qualifie un phénomène biologique ou
une population présents à l'état naturel dans une
zone géographique donnée à l'exclusion des autres
zones. Très diverses échelles.
Paléoendémisme processus dévolution très
ancien qui a conduit à lapparition dun ou
plusieurs taxons endémiques - reliques
espèces survivantes dun groupe presque éteint
ex. Ginkgo sur tous les continents au
Tertiaire, actuellement en Chine -
relictes espèces témoins dune ancienne
extension plus vaste ex. Dryas octopetala
dans les Alpes ? paléoendémisme!
Néoendémisme spéciation récente (espèces,
sous-espèces)
37
Endémisme à l'échelle d'un continent Exemple d'un
végétal, et d'un animal
Lacoste Salanon, 1969
38
Les fossiles éclairent les aires actuelles
espèces relictes (ou relictuelles)
Dryas octopetala témoigne dune ancienne
extension plus vaste que de nos jours, durant
le Tardiglaciaire.
Plante arctique-alpine
Adaptation durant lePléniglaciaire
Ozenda, 1964
39
A2. Étude de la structure des aires types daire
D. Aires vicariantes Les vicariants sont des
taxons étroitement apparentés sexcluant dans
leur répartition.
Vicariance géographique, vicariance écologique.
Les aires vicariantes occupent soit un habitat
différent dans un même territoire, soit des
habitats semblables dans deux régions
géographiques éloignées.
Exemples Fagus silvatica et Fagus grandifolia
(vicariance amphi-atlantique) Fagus et Nothofagus
(vicariance hémisphérique) Nuphar et Nymphaea
(vicariance écologique)
40
2
Fagus
Fagus
1
3
4
4
Nothofagus
41
Lapport de la paléobotanique
Ozenda, 1964
42
A2. Étude de la structure des aires types daire
E. Aires disjointes Aire fragmentée en deux ou
plusieurs entités géographiques séparées par une
distance trop importante pour quelle puisse être
franchie par les moyens de dissémination propres
au taxon. Ex Salix herbacea, Shepherdia
canadensis, ...
Causes de la disjonction -Morcellement dune
aire initialement commune (relictes) -Migration
sur de longues distances -Établissement
diachronique puis modification du milieu
43
Disjonction d'aires au niveau de la Famille
Platanacées
Protéacées
Ozenda, 1964
44
Distribution mondiale de Salix herbacea
Rôle des glaciations 8-91-2
Aire mondiale
Station
45
Le cas de Shepherdia canadensis
46
Aires faunistiques disjointes, amphi-atlantiques
Lacoste Salanon, 1969
47
B. Causes de la limitation des aires
A. Barrières géographiques paléogéographiques
-barrière océanique, insularité, relief
(montagnes)
B. Limites climatiques paléoclimatiques -durée
du jour, humidité, température Ex
Acer saccharum (daprès Dansereau)
C. Limites édaphiques -espèces calcicoles,
sols salins Ex Cypripedium calceolus,
Salicornia europaea
Rappel quelques agents de transport des
propagules Anémochorie, Hydrochorie, Zoochorie,
Anthropochorie Tectonique
48
Causes de la limitation des aires de peuplement
le climat
Aire des Érablières
Aire de lérable à sucre
Stations satellites
Colonisation postglaciaire en continu? par bonds
progressifs? dans le désordre?
Phylogéographie, i.e. géographie des
génomes lADN nucléaire.
Lemée, 1967
49
C. C O N C L U S I O N
On peut donc reconnaître des groupes de taxons à
localisation géographique semblable, endémiques
dune même région du globe et ce, à toutes sortes
déchelles spatiales
Les taxons suivants appartiennent à des groupes
qui définissent ce quil est convenu dappeler
des Éléments floristiques. Exemples pour lEst
de lAmérique du Nord Élément circumboréal Rubu
s chamaemorus Élément appalachien Tsuga
canadensis Élément de la Prairie Celtis
occidentalis Élément amphi-atlantique Salicornia
europea Élément du Midwest Quercus alba
50
Territoires floristiques à léchelle
planétaire Les Empires endémismes dordre ou de
famille Holarctique Betulaceae, Salicaceae,
Morus Néotropical Cactaceae, Bromeliaceae,
Hevea Africano-Malgache Khaya, Cola,
Pelargonium Asiatico-Pacifique Zingiber,
Cinnamomum Antarctique-Australien Eucalyptus,
Nothofagus, Azorella
51
Les empires terrestres floraux et faunistiques
Lacoste Salanon, 1969
52
Les empires terrestres floraux et faunistiques
Lacoste Salanon, 1969
53
Empires faunistiques et floristiques
54
Subdivisions de la zone holarctique (Ozenda, 1964)
55
Les unités de ce cours de phytogéographie.

• U_01 Introduction objectifs, méthodes, plan de
  cours
• U_02 Les formations végétales du globe
• U_03 Espèce, population, et leurs propriétés
  écologiques
• U_04 Ontogenèse, démographie, allocation des
  ressources
• U_05 Compétition, allélopathie, coexistence
  conséquences
• U_06 Dispersion, et évolution des aires de
  peuplements
• U_07 Structure et fonctionnement de la
  végétation
• U_08 Analyse de lorganisation spatiale de la
  végétation
• U_09 Cadres écologiques de référence au Québec
• U_10 Couvert végétal du Québec-Labrador et son
  histoire

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Dispersion, et évolution desaires de peuplement

• Létude statique des airesLétude dynamique des
  aires

Crédits photosWikipédia Nichole Ouellette
Unité 06