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L’extraordinaire richesse spécifique insoupçonnée des arbres des zones humides d’Amazonie

Les grandes plaines alluviales d’Amazonie se caractérisent par la présence d’immenses forêts inondées la moitié de l’année. Les zones humides amazoniennes englobent tout un éventail de types de végétation : várzea (forêt inondée en période de crue), igapó (zone de forêt restant inondée après la décrue), mangrove, pântanos (marais avec strates herbacée et arbustive)…

Selon une récente étude, les zones humides de la région amazonienne accueillent 3 615 espèces d’arbres soit… trois fois plus que ce qui était estimé jusqu’à maintenant ! Ce sont ainsi les forêts de zones humides les plus diversifiées au monde en termes de richesse spécifique.

 

Varzéa au bord de l'Amazone (CC BY-SA 3.0)

L’étude en question a été soutenue par la Fondation pour la recherche de São Paulo (FAPESP) et réalisée sous l’égide du Programme de recherche sur la caractérisation de la biodiversité, la conservation, la restauration et l’utilisation durable des ressources de la FAPESP (BIOTA – FAPESP). Les résultats publiés dans la revue en ligne électronique PLoS ONE incluent la liste la plus complète des espèces d’arbres des zones humides produite à ce jour.

Les auteurs ont compilé les données provenant des inventaires et des collections botaniques couvrant les 9 pays compris tout ou partie dans le bassin amazonien.

« La liste nominale de toutes les espèces d’arbre est la principale contribution apportée par ce travail de recherche, qui est d’ailleurs accessible en open access. Cela servira de base pour de futures études destinées à combler le manque de connaissances botaniques des zones humides de cette région, notamment pour les affluents des fleuves Solimões et Amazone. S’il existait davantage d’inventaires, le nombre d’espèces pourrait vite tripler de nouveau » assure Dr. Bruno Garcia Luize, premier auteur de l’article et chercheur à l’Institut Bioscience de l’Université de l’état de São Paulo (São Paulo State University's Bioscience Institut) et qui a obtenu une bourse d’étude de la FAPESP.

Le nombre d’espèces est trois fois supérieur à celui initialement trouvé lors de précédentes recherches en raison d’une plus grande zone géographique couverte lors de l’étude et davantage d’habitats on été inclus.

« Les précédentes études se sont uniquement focalisées sur les várzea et les plaines inondables. Nous incluons des données pour les igapó, certains types de savanes ou encore les mangroves par exemple. De plus, il existe un biais important envers le système fluvial Solimões-Amazone. Nous sommes capables d’apporter des données supplémentaire pour des affluents importants extraites des rares inventaires forestiers le long du Purus, Juruá et Madeira, entre autres » explique Dr. Luize.

Igapó, à Amazonas (Brésil) - © Sergio Baffoni (CC BY 3.0)

Pour les chercheurs, le grand nombre d’espèces d’arbres démontre le rôle important joué par les zones humides dans la création et le maintien de la biodiversité d’Amazonie. « Ce rôle a traditionnellement été attribué aux Andes, conditionnant le gradient climatique de la région, mais le fait que nous ayons trouvé presque toutes les familles et genres bien distribués, avec des espèces capables de coloniser les régions de zones humides, suggère que cet écosystème a été impliqué dans un processus de diversification depuis long temps » dit M. Thiago Sanna Freire Silva, professeur au Département de géographie de l’Université de São Paulo et figurant parmi les principaux « investigateurs » du projet.

La vie difficile des arbres

Le climat des forêts des zones humides d’Amazonie est saisonnier, avec des variations entre des périodes sèches et des périodes pluvieuses provoquant des inondations, durant lesquelles les arbres peuvent se retrouver sous 8 mètres d’eau. Les zones humides, en tant qu’habitat, peuvent être considérées comme des « filtres» environnementaux qui sélectionnent les individus et les espèces capables de tolérer des inondations fréquentes et des sécheresses durant leur cycle de vie.

« C’est un environnement incroyablement beau » explique Dr. Luize. « Les várzea, par exemple, figurent parmi les paysages les plus emblématiques d’Amazonie. Les arbres embryonnaires sont submergés pendant 4 ou 5 mois lors de leur développement. De plus, les singes dansent à la cime des arbres et les dauphins roses d’Amazonie [Inia geoffrensis] se nourrissent des poissons jusqu’au plus profond de ces forêts. »

Malgré un régime hydrologique complexe fournissant des conditions de vie difficiles, les espèces d’arbres des zones humides amazoniennes comptent pour 53 % des 6 727 espèces d’arbres pour la région entière, d’après une étude récente.

Pour les chercheurs de l’Université de l’État de São Paulo, la grande proportion d’arbre dans les zones humides, correspondant à 30 % des 7 millions de kilomètres carrés de la région amazonienne, est due à des échanges et des interrelations entre les zones humides elles-mêmes et les habitats forestiers plus secs ou plus élevés topographiquement.

Les racines submergées des arbres peuvent pourrir et les processus de respiration sont rendus difficiles sous l’eau. « Les zones inondées oblige à un métabolisme différent des arbres » explique Dr. Luize. « Quelques espèces situées dans des zones plus sèches et sur la terre ferme sont capables de tolérer des conditions d’inondation mais les études ont montré qu’elles ne présentent pas toutes les mêmes stratégies et capacités d’adaptation et de survie. Cela signifie que si vous implantez une espèce de forêt sèche dans une zone humide, elle ne s’épanouira probablement pas et vice-versa. »  Cette différence indique que des ajustements physiologiques s’effectuent lors de la vie d’un arbre et que les populations trouvées dans les zones humides se sont adaptées à leur environnement.

Variétés de variations

La durée des inondations dans les zones humides varient considérablement d’une année à l’autre. « Lorsque les inondations durent moins longtemps et sont moins intenses, la composition du cortège floristique des arbres se rapproche davantage de celui des forêts plus sèches et plus élevées. Cependant, une fois que ces espèces ont développé une tolérance à la submersion, même s’il s’agit initialement d’un niveau faible de tolérance, les inondations constituent une opportunité pour elles de coloniser de nouveaux sols hydromorphes. Cela peut conduire à la spécialisation de certains individus à survivre dans les zones humides, devenant ainsi différents de leurs homologues des forêts plus sèches et plus élevées » nous dit Freire Silva.

Les arbres peuvent devenir de plus en plus tolérant à la submersion ou évoluent pour adapter la dispersion de leurs graines par l’eau ou les poissons. « La diversité des espèces augmente à travers des milliers d’années, multipliant ainsi la variété des niches existantes » note-t-il.

L’Amérique du sud est considérée comme une région présentant parmi les plus grandes zones humides du monde, soit des écosystèmes vitaux pour les équilibres hydrologiques de la planète. Les chercheurs ont soulignés l’importance d’une meilleure compréhension des variations métaboliques et des caractéristiques physiologiques des espèces d’arbres des zones humides et aussi des forêts sèches et plus élevées.

« C’est un point que nous devons approfondir, mais il existe des études qui montrent les effets de l’alternance entres saisons sèches et humides sur la productivité de la forêt et la balance source/puits de carbone – l’assimilation et l’émission de carbone depuis ou dans l’atmosphère » explique Dr. Luize. « La tolérance à des conditions hydrologiques extrêmes - de sécheresse à submersion et ainsi de suite - est une caractéristique des arbres des zones inondables. Il est important d’appréhender ces alternances et ces échanges comme un ensemble fonctionnel à l’échelle du bassin versant. »

La principale thématique des recherches du Dr. Luize repose sur l’influence des zones humides sur la richesse spécifique des arbres. Il travaille actuellement à l’Université du Michigan aux États-Unis d’Amérique grâce une bourse de la FAPESP destinée aux programmes de recherche réalisés à l’étranger. Il étudie la phylogénie d’une famille d’arbre d’Amazonie, Lecythidaceae (qui inclut notamment Bertholletia excelsa), pour comprendre cette migration et adaptation des arbres des zones humides et des forêts sèches plus élevées.

Source de l'article
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo. "Tree species richness in Amazonian wetlands is three times greater than expected." ScienceDaily. ScienceDaily, 24 August 2018. <www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180824101153.htm>.
Référence bibliographique

Bruno Garcia Luize, José Leonardo Lima Magalhães, Helder Queiroz, Maria Aparecida Lopes, Eduardo Martins Venticinque, Evlyn Márcia Leão de Moraes Novo, Thiago Sanna Freire Silva. The tree species pool of Amazonian wetland forests: Which species can assemble in periodically waterlogged habitats? PLOS ONE, 2018; 13 (5): e0198130 DOI: 10.1371/journal.pone.0198130