239 Impact du changement climatique sur les bio indicateurs de

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Impact du changement climatique sur les bio indicateurs de
diversité dans les écosystèmes naturels du semi-aride :
Cas de Locusta migratoria (Insecte, Orthoptère)
Allal Benfekih L1. & Petit D.2
(1)- Laboratoire de zoologie, département d'agronomie, faculté agrovétérinaire, Université Saad Dahleb,
BP 270, route de Soumâa, Blida, 9000, Algérie. [email protected]
(2)- Laboratoire de biologie des populations et de génétique évolutive, UMR 1061, faculté des sciences et
techniques, Université de Limoges, 123 av. Albert Thomas, 87000, Limoges, france.
[email protected]
Résumé
Abstract
Plusieurs études sur les changements globaux
indiquent que l'augmentation des températures
devrait entraîner des modifications appréciables, en
particulier au nord de la Méditerranée où une
augmentation annuelle moyenne de 3°c déterminerait
un décalage d'un étage de végétation. C’est surtout
dans les portions méridionales de la région
méditerranéenne, où ce phénomène serait susceptible
de présenter un impact écologique plus intense, avec
en particulier une remontée vers le nord du climat
saharien et des espèces qui lui sont liées. Bien que
cette observation générale de l’assèchement soit
reconnue, très peu de travaux portent sur les
variations de distribution des espèces dans le
Maghreb en rapport avec les changements
climatiques globaux. Puisque la similitude de bio
climagrammes, à de nombreuses années d’intervalle,
est mise en application par les chercheurs qui
construisent des modèles de distribution des espèces
(Guisan & Thuiller, 2005), nous nous sommes basés
sur les travaux de Benabadji & Bouazza (2000) qui
consistent à porter sur un même climagramme toutes
les localités pour lesquelles on disposait de valeurs
récentes (1975-2000) et anciennes (1913-1938) des
paramètres climatiques.
Comme bio indicateur de diversité et de
vulnérabilité des écosystèmes naturels nous avons
pris comme exemple un insecte orthoptère L.
migratoria dont le maximum de fréquence
correspond à des valeurs de m supérieures à 5 °c dans
l’étage semi-aride. Notre analyse montre un
déplacement des étages bioclimatiques de certaines
localités entre la période ancienne et récente.
Certaines stations situées dans l’étage humide dans la
période ancienne se retrouvent aujourd’hui dans
l’étage
semi-aride.
Ce
phénomène
est
particulièrement accentué pour Blida qui n’est plus
dans l’étage humide mais dans l’étage semi-aride.
Pour compenser l’assèchement de son milieu
environnant, le criquet migrateur s’est déplacé vers la
côte de manière significative.
Mots clés : réchauffement climatique, biodiversité, Locusta
migratoria, bioclimagramme, Algérie.
Several studies on the global changes indicate
that the increase in the temperatures, should
involve appreciable modifications, in particular
in the north of the Mediterranean sea where an
average annual increase in 3°c would determine
a shift of a stage of vegetation. It is especially in
the southernmost portions of the Mediterranean
area, where this phenomenon would be likely to
present a more intense ecological impact, with
in particular an increase towards the north of the
Saharan climate and the species which are
dependent for him. Although this general
observation of the draining is recognized, very
few work concern the variations of distribution
of the species in the Maghreb in relation with
the global climatic changes. Since the similarity
of bioclimagramms, at many years of interval is
applied by the researchers who build models of
distribution of the species (Guisan & Thuiller,
2005), we based on the work of Benabadji &
Bouazza (2000) which consist in carrying on a
same a climagramm all the localities for which
one had recent values (1975-2000) and old
(1913-1938) of the climatic parameters.
As a bioindicator of diversity and
vulnerability in the natural ecosystems we took
as example an Orthoptera insect L migratoria of
which the maximum of frequency corresponds
to values of m higher than 5°c in the semi-arid
stage. Our analysis shows a displacement of the
bioclimatic stages of certain localities between
the old and recent period. Certain stations
located in the wet stage during the old time are
found today in the semi-arid stage. This
phenomenon is particularly accentuated for the
region of Blida which is not any more in the wet
stage but in the semi-arid stage. To compensate
for the draining of its surrounding environment,
the migratory locust moved towards the coast
significantly.
Key words : climate change, biodiversity, Locusta
migratoria, climagramm, Algeria.
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.J|G ! _ ! J { ? ! !_
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=_ ]J* ! ?/ ] Locusta migratoria ] J!!G !* ] J*; K : Introduction
Il y a deux raisons de s'inquiéter du devenir de la biodiversité.
La première, c'est que la biodiversité contribue à atténuer le réchauffement
climatique par la fixation des gaz à effet de serre. L'enjeu est de savoir si la
dynamique actuelle de la biodiversité va lui permettre de conserver ce rôle ou pas.
L’autre raison est l'impact positif joué par la biodiversité sur la qualité de
l'eau et de l'air, notamment.
L'adaptation de la biodiversité au changement climatique peut se faire
par la colonisation d'habitats plus favorables ou l'adaptation aux nouvelles
conditions climatiques par des modifications du cycle de vie, des
changements de dates de ponte ou de floraison.
Actuellement, les espèces avancent leur cycle de l'ordre de 3 jours tous
les 10 ans (Couvet, 2004).
Bien que l’observation de l’assèchement et du réchauffement climatique
soient reconnus, très peu de travaux portent sur les variations de distribution des
espèces dans le Maghreb, en rapport avec les changements climatiques globaux.
Nous nous proposons d’analyser dans ces résultats préliminaires le cas du
changement climatique sur la distribution d’un insecte Orthoptère : Locusta migratoria.
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Matériel et méthodes
Compilation des travaux de thèses
Les thèses et travaux traitant de l’orthoptérofaune ont été
effectués entre 1988 et 2003, sous l’égide de différentes institutions
(le Département de zoologie agricole et forestière à l’INA d’El
Harrach, l’INFS/AS de Ouargla, le Département d’agronomie de la
Faculté Agrovétérinaire de Blida, le Département de prospection et
de lutte antiacridienne à l’INPV d’El Harrach, ainsi que diverses
stations régionales agricoles).
L’ensemble des inventaires, concerne 56 stations, correspondant
en fait à 49 localités, car une localité peut être représentée par
différentes formations végétales où les présences de Locusta
migratoria sont établies.
Nous avons retenu pour chacune des 49 localités les valeurs de m
(moyenne des minima du mois le plus froid, en °c), de M (moyenne
des maxima du mois le plus chaud, en °c), de P (précipitations
annuelles, en mm) et Q2 [(coefficient pluviothermique d’EmbergerSauvage, 1963), selon la formule Q2 = 3,43 (P/ M – m)].
Bioclimagrammes
Le diagramme pluviothermique d’Emberger-Sauvage (Sauvage,
1963) de L. migratoria a été établi par la fréquence de présence de
l’espèce dans la période récente, car aucune donnée densitaire n’était
disponible dans les thèses consultées.
Pour chacune des 49 localités prises en compte dans les thèses, on
a indiqué leur position dans un graphe à 2 dimensions, avec m°c en
abscisse et Q2 en ordonnée. La présence-absence de L. migratoria,
codée en 1-0 est introduite dans le logiciel SYSTAT 7.0 (SPSS,
1997) en tant que 3ème dimension.
Le programme calcule et trace alors des courbes de probabilité de
présence (ou d’isofréquence) qui traduisent le bioclimagramme de
l’espèce. Nous avons testé la significativité des facteurs climatiques
sur la présence-absence de L. migratoria grâce à des régressions
logistiques, avec le logiciel JMP vers. 5.0 (SAS, 2002).
Changements climatiques
Les données climatiques récentes sont situées dans l’intervalle 19712003. Elles sont toutes issues de l’Office National de la Météorologie et
ont été collectées dans les différentes thèses consultées et autres
publications (Benabadji & Bouazza, 2000). Nous avons comparé ces
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informations aux données de Seltzer (1946) établies pour la période
1913-1938, en particulier pour les facteurs m (°c) et P (mm).
Les données anciennes ont été répertoriées dans l’ouvrage de
Chopard (1943) ; d’autres données plus récentes entre 1944 et 1956
sont répertoriées dans les collections du laboratoire de zoologie
agricole et forestière de l’INA.
Dans la mesure où les données climatiques anciennes pour les
régions où L. migratoria a été signalé sont très incomplètes, nous
avons utilisé une approche indirecte des variations de la distribution
par des méthodes de régression.
Nous avons cherché des liaisons entre les paramètres m et P avec
des variables géographiques physiques (altitude et distance à la mer).
Pour mettre en évidence des changements de distribution du
criquet migrateur dans l’espace bioclimatique défini par les paramètres
m et P, nous avons testé si la distribution de L. migratoria a varié dans
le sens d’un rapprochement ou d’un éloignement par rapport à la mer,
ou une élévation ou un abaissement altitudinal.
Résultats et discussion
Analyse du bioclimagramme actuel de Locusta migratoria
Le graphe de la figure 1, obtenu grâce à 49 localités, montre que
cette espèce présente un maximum de fréquence dans deux secteurs
discontinus, l’un au Nord algérien et l’autre dans le Sahara. Dans la
zone Nord, les fréquences de L. migratoria sont maximales dans les
localités du semi-aride supérieur à hiver chaud et les localités situées
entre le subhumide et l’humide à hiver doux. Dans le Sud algérien,
l’espèce est confinée à l’étage Saharien à hiver doux ou chaud.
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Doux
Frais
Chaud
200
Per-humide
Humide
150
1,0
Subhumide
0,4
0,6
Q2
100
Maquis, friches, garrigues,
dunes fixées
0,8
Semi-aride
0,2
50
0,6
0,4
0,8
Aride
0,4
0,6 0,8
1,0
0,2
Périmètres irrigués du
sud algérien
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Saharien
m°c
Figure 1. : Fréquence de Locusta migratoria dans le bioclimagramme
d’Emberger en Algérie.
Les limites d’étages sont établies d’après Daget, 1970.
La présence de L. migratoria augmente lorsque la moyenne des
températures minimales du mois le plus froid (m°c) est plus élevée
(régression logistique, N = 38, p = 0,056). On peut préciser que cette présence
de L. migratoria est liée à une moyenne de m se situant autour de 5°c.
Le bioclimagramme de L. migratoria en Algérie a été établi grâce
aux observations d’origines multiples dans les différentes localités.
Cependant la validité d’une étude bioclimatique repose sur le fait que
chaque localité mentionnée, pour laquelle on connaît un certain nombre
de paramètres climatiques, constitue réellement un lieu de présence et de
vie de l’insecte. Nous avons constaté par ailleurs que de nombreuses
localités enregistrées dans les spécimens anciens du laboratoire de
zoologie de l’INA d’El Harrach ont été signalées plus récemment à
l’occasion de travaux d’inventaires et d’études bioécologiques. Cette
similitude à de nombreuses années d’intervalles indique que le
bioclimagramme que nous avons obtenu est relativement fiable. Cette
considération pragmatique est également mise en application par les
chercheurs qui construisent des modèles de distribution des espèces
(Guisan & Thuiller, 2005). Ces observations de L. migratoria ne
reflètent cependant pas la totalité de son aire bioclimatique qui ne
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Distance à la mer, en Km
pourrait être obtenue qu’en étudiant la fréquence d’occurrence dans
l’ensemble des localités de son aire de répartition dans le bassin
méditerranéen. Cette information plus globale est indispensable pour
appréhender la distribution potentielle de l’espèce à l’échelle de
l’Algérie en particulier dans les régions où m est supérieur à 9°c.
Influence du changement climatique global sur la distribution de
L. migratoria dans le Nord Algérien
Nous n’avons pas mis en évidence des variations de la distribution
selon les altitudes (ANOVA, N = 68, Fr2,65 = 0,664, p > 0,5).
Cependant, il y a une différence significative (ANOVA, N = 68, Fr2,65
= 3,25, p = 0,045) de la répartition dans le sens d’un rapprochement
par rapport aux zones littorales ; ce qui signifie l’importance cruciale
d’une certaine quantité de précipitations (fig.2).
125
87
49
11
<1943
44-56
> 1970
Figure 2. : Variations de la distribution de L. migratoria dans 3
périodes, selon la distance à la mer des localités.
D’après nos résultats, dans la partie nord algérienne, la fréquence de
présence de L. m. cinerascens est maximale dans les étages subhumide
et humide à hiver doux et chaud et semi-aride à hiver chaud.
C’est dans cette aire que les exigences écobiologiques et
physiologiques sont satisfaites de manière optimale.
Un travail pionnier de Benabadji & Bouazza (2000) sur la
bioclimatologie de l’Ouest algérien, au niveau des Hauts Plateaux à
Artemisia herba-alba, a montré une accentuation nette de la sécheresse
entre la période ancienne (1913-1938) par rapport à la récente (19701990). Leur base de raisonnement a consisté à reporter dans un même
climagramme des données climatiques des deux périodes se rapportant
à une même localité. Ces auteurs constatent que certaines stations sont
passées de l’étage semi-aride à l’aride et d’autres de l’étage aride au
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saharien. Dans la plupart des cas, cela correspond à un déficit des
précipitations en automne. La moyenne des minima du mois le plus
froid (m°c) des stations étudiées était située entre -1 et + 4°c.
Prenant exemple sur Benabadji & Bouazza (2000), nous avons porté
sur un climagramme (fig. 3) toutes les localités pour lesquelles on
disposait de valeurs récentes et anciennes des paramètres climatiques.
1500
P.H.
P en
mm
H.
1000
Tizi-Ouzou
Boufarik
500
Koléa
Blida
Skikda
Hadjout
Staouali
Dar el Beida
A.
Biskra
Ghardaïa
4
Alger
Ténès
S.-A.
El Oued
S.H.
Annaba
S.
Ouargla
5
6
7
8
9
10
m en °c
Figure 3 : Déplacement des étages bioclimatiques de certaines localités
entre les périodes anciennes (1913-1938) et récentes (1975-2000).
L’ellipse correspond à l’aire d’occurrence maximale de L. migratoria.
Abréviations des étages bioclimatiques : P.H. : per-humide, H : humide, S.H. : subhumide,
S.A. : semi-aride, A. : aride et S. : saharien.
On remarque que certaines stations situées dans l’étage humide
dans la période ancienne se retrouvent aujourd’hui dans l’étage semiaride. Ce phénomène est particulièrement accentué pour Blida qui
n’est plus dans l’étage humide mais dans l’étage semi-aride.
Il faut souligner cependant que les valeurs de m ne montrent pas
d’orientation bien définie : certaines valeurs ont augmenté, alors que
d’autres ont diminué. Pour faire face aux changements climatiques,
le criquet migrateur pouvait soit se déplacer en altitude, soit vers la
côte de manière à compenser l’assèchement de son milieu
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environnant. Mais le fait de gagner de l’altitude semble constituer
une contrainte pour cette espèce dans la mesure où le climagramme
montre que m est un facteur limitant pour des valeurs trop fraîches.
Par ailleurs, nous avons prouvé que la pluviométrie au niveau des
localités étudiées augmentait avec la proximité du littoral (Benfekih,
2006). Le déplacement vers la côte en revanche, ne présente pas cet
inconvénient de la diminution des m.
Conclusion
A travers ce travail, nous voudrions mettre l’accent sur le rôle des
acridiens en tant qu’indicateurs de la biodiversité dans les milieux ouverts,
comme cela peut être le cas pour L. migratoria dans le Nord de l’Algérie.
Il nous semble important de songer à développer des outils par des
approches de biomodélisation qui permettraient d’évaluer la sensibilité des
espèces aux changements globaux en zone méditerranéenne, dans le
Maghreb et en particulier en Algérie. L’utilisation des systèmes
d’information géographique (SIG) et des paramètres climatiques de
périodes anciennes et récentes nous permettraient de ce fait de comprendre
l’impact des changements climatiques sur la distribution potentielle des
espèces. Ce sont des facteurs de type perturbation humaine et la présence de
ressources trophiques en quantité et en qualité qui vont conditionner
localement la présence des espèces (Guisan & Thuiller, 2005).
Nous avons montré à cet égard que la probabilité de présence de
l’espèce dans le Nord algérien était liée à la richesse floristique totale, en
particulier au nombre de graminées et non aux types de milieux étudiés
(friches, maquis, pinèdes, clairières, terrains cultivés, dunes) (Benfekih,
2006). Les positions, l’amplitude et la taille de l’aire de répartition de niches
des espèces sont en effet de bons indicateurs de leur sensibilité aux
changements climatiques.
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Bibliographie
Benabadji N. & Bouazza M., (2000) : « Contribution à une étude
bioclimatique de la steppe à Artemisia herba-alba Asso, dans l’Oranie
(Algérie occidentale) ». Sciences et changements planétaires/sécheresse
11(2) : 117-123.
Benfekih L., (2006) : « Recherches quantitatives sur le criquet migrateur
dans le Sahara Algérien. Perspectives de lutte à l’aide de microorganismes
pathogènes et de peptides synthétiques ». Thèse de Doctorat d’Etat, Institut
National Agronomique, El Harrach, Alger, 128 pp.
Chopard L., (1943) : « Orthoptéroïdes de l'Afrique du Nord ». Faune de
l'empire français 1. Paris. Librairie Larose. 450 pp.
Couvet D., (2004) : « Journées du développement durable, restitutions. Le
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et la flore déménagent’’. Site Web : A. productions.
Daget P., (1977) : « Le bioclimat méditerranéen : analyse des formes
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Guisan A. et Thuiller W., (2005) : “Predicting species distribution :
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S.A.S., (2002) : “Software and manual for Windows™”. (JMP version 5.0).
Sauvage C., (1963) : « Etages bioclimatiques ». Comité National de
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Seltzer P., (1946) : « Le Climat de l’Algérie ». Inst. Météorol. Phys. Globe.
Alger, 219 pp + 1 Carte.
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