Vegetation structure in Central Africa : impacts of anthropogenic and natural forcings
Structure de la végétation en Afrique centrale : rôles des forçages anthropiques et naturels
Résumé
Understanding the factors that determine vegetation nature and dynamics in Central Africa is an important issue given climatic changes and increasing human pressure. Forest and savanna are often considered as two alternative stable and highly contrasted states, driven by complex interactions between climate, soil and disturbances. The current relationships between tree cover and its determinants (annual water deficit, fire frequency, population density, intensity of land use and soil type) were characterized using remote sensing data and a statistical model. It has been shown that there is not one, but several savanna stable states. For savanna states of low tree cover (≤ 35%), it is mainly the soil type and the annual water deficit which determine their presence and the transition from one to another. The most wooded savannas (> 35%) and the forests seem to be the most sensitive to anthropogenic disturbances. However, this statistical model can only describe the contemporary relationships between vegetation structure and its determinants. Conversely, studying environmental bio-proxies preserved in natural archives, which constitutes the paleo-ecological approach, enables reconstructing long-term vegetation, disturbances and some climatic features, in order to obtain a dynamic view of their relationships. Paleo-sequences from three lakes, currently located in a forest, in a savanna-forest mosaic, and in a savanna, were investigated. On the one hand bio-proxies from recent lake sediments were compared to satellite images, and on the another hand a statistical model between bio-proxies from modern soils and vegetation surveys was calibrated. The results of these studies enabled to better understand the information carried by phytoliths and charcoals, and therefore to better estimate vegetation structure and fire history. Moreover, they emphasize the importance of precisely identifying taphonomic processes in order to accurately reconstruct paleo-environments. The preliminary results of a lacustrine paleo-sequence covering the last 3000 years are presented in discussion. Although the environment around the lake has remained a savanna, vegetation structure has undergone significant changes due to both climate change and modifications in fire regimes. Moreover, it seems that these structural changes were not gradual but happened abruptly, as it happens currently along the climatic gradient. This work therefore predicts a critical response of tropical biomes to global changes.
La compréhension des facteurs qui déterminent la nature et la dynamique du couvert végétal en Afrique centrale représente un enjeu important face aux changements climatiques et à la pression sociale en cours. Forêt et savane sont souvent considérées comme deux états alternatifs stables et très contrastés, déterminés par de complexes interactions entre le couple sol-climat et les perturbations. Les liens actuels entre structure du couvert arboré et déterminants (déficit hydrique annuel, fréquence des feux, densité de population, intensité d'utilisation des terres et type de sol) ont été caractérisés à l'aide d'images satellites et d'un modèle statistique. Il a ainsi été montré qu'il non pas un mais existe plusieurs états stables de savane. Pour les états de faible couvert arboré (≤ 35%), ce sont principalement le type de sol et le climat qui déterminent leur présence et le passage de l'un à l'autre de ces états. Les savanes plus arborées (> 35%) ainsi que les forêts semblent être les états les plus sensibles aux perturbations anthropiques. Cependant, ce modèle statistique ne décrit que les liens contemporains entre structure de la végétation et déterminants. En revanche, l'étude des bio-indicateurs environnementaux conservés dans des archives naturelles, et qui représente l'approche paléo-écologique, permet de reconstruire sur le temps long la végétation, les perturbations et certaines données climatiques, et ainsi obtenir une vision dynamique de leurs relations. Trois lacs, situés actuellement en forêt, en mosaïque de forêt et de savane, et en savane ont été étudiés. En comparant sédiments récents et images satellites, ainsi qu'en calibrant un modèle entre bio-indicateurs dans les sols et relevés de végétation, il a été possible de mieux comprendre ce qu'enregistrent les bio-indicateurs disponibles pour notre étude (phytolithes et charbons principalement) et donc d'estimer la structure de la végétation et l'activité de feux. Les résultats de ces études soulignent l'importance de bien cerner les processus taphonomiques pour reconstruire précisément les paléo-environnements. Les résultats préliminaires d'une paléo-séquence lacustre couvrant les 3000 dernières années sont présentés en discussion. Bien que l'environnement autour du lac soit resté une savane, cette dernière a subi des changements de structure important dus à la fois aux changements climatiques et aux modifications des régimes de feu. De plus, ces changements de structure ne semblent pas graduels, mais s'effectuent de façon abrupte, comme ils le sont actuellement le long du gradient climatique. Ces travaux prédisent donc une réponse critique des biomes tropicaux aux changements globaux en cours.
Origine : Version validée par le jury (STAR)