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

Introduction Ø Une recherche sous forme d'enquête • Ø Un exercice de biologie évolutive Introduction Ø Une recherche sous forme d'enquête • Ø Un exercice de biologie évolutive et d'écologie historique • Ø une biologie des causes 'ultimes' Une biologie de la diversité • 2 l'inférence plutôt que la preuve expérimentale diversité des formes de vie, diversité des climats Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Différentes histoires entremêlées Histoire géologique orogenèses - tectonique des plaques. . . Histoire des 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 3 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

La flore alpine IN P AL e tag é pelouses landes arbres et arbustes La flore alpine IN P AL e tag é pelouses landes arbres et arbustes prostrés (zone de combat) IN LP A B SU e forêt clairsemée tag é forêt dense 4 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Relation altitude- richesse spécifique Himalaya Plantes vasculaires Bryophytes Lichens Scandes 5 Histoire de la Relation altitude- richesse spécifique Himalaya Plantes vasculaires Bryophytes Lichens Scandes 5 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Limites altitudinales de l'étage alpin 6 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD Limites altitudinales de l'étage alpin 6 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Un déterminisme thermique isotherme 10°C en Juillet 7 Histoire de la flore alpine Philippe Un déterminisme thermique isotherme 10°C en Juillet 7 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Pelouses (ou toundras) alpines 8 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le Pelouses (ou toundras) alpines 8 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Toundra arctiques 9 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07 Toundra arctiques 9 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Comparaison arctique - alpin Alpes suisses 10 Côte nord de l'Alaska Histoire de la Comparaison arctique - alpin Alpes suisses 10 Côte nord de l'Alaska Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

L'empire floristique Holarctique empire Paléarctique + empire Néarctique 42% des terres émergées 11 Histoire L'empire floristique Holarctique empire Paléarctique + empire Néarctique 42% des terres émergées 11 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique Elyne queue de souris 12 Histoire de Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique Elyne queue de souris 12 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique Dryade 13 Histoire de la flore alpine Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique Dryade 13 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique Airelle rouge 14 Histoire de la flore Quelques exemples de distribution d'espèces alpines Holarctique Airelle rouge 14 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

La flore orophile européenne Scandes ≈ 250 Pyrénées ≈ 575 Alpes ≈ 950 Carpates La flore orophile européenne Scandes ≈ 250 Pyrénées ≈ 575 Alpes ≈ 950 Carpates ≈ 265 Dinarides / Balkans ≈ 540 Photos: http: //www 2. ujf-grenoble. fr/vega/ 16 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

La flore orophile européenne Les espèces de haute latitude ont des aires de répartitions 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, 1972 -1996; 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 17 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

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

L'émergence des Angiospermes dans les flores du Tertiaire Jurassique Crétacé Plantes à fleurs (Angiospermes) L'émergence des Angiospermes dans les flores du Tertiaire Jurassique Crétacé Plantes à fleurs (Angiospermes) Nombre moyen d ’espèces dans les paléoflores 215 145 65 Millions d ’années D’après Stewart & Rothwell, 1994 19 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Localisation des premiers gisements d ’Angiospermes POTOMAC ISRAEL ? Laurasie Téthys Gondwana PATAGONIE 20 Localisation des premiers gisements d ’Angiospermes POTOMAC ISRAEL ? Laurasie Téthys Gondwana PATAGONIE 20 Crétacé Inférieur (130 ma) GABON-CONGO Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Principale phase de surrection du plateau tibétain (13 - 7 MA) dans un contexte Principale phase de surrection du plateau tibétain (13 - 7 MA) dans un contexte de péjoration climatique Le climat depuis le Tertiaire Premières Composées Début de surrection du plateau tibétain Premières Graminées Phases de glaciation de l'Antarctique 21 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

La terre à l'optimum thermique de l'Eocène (50 MA) Paléoflore arcto-Tertiaire 22 Histoire de La terre à l'optimum thermique de l'Eocène (50 MA) Paléoflore arcto-Tertiaire 22 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

La terre lors du refroidissement tardi-Miocène (10 MA) surrection des reliefs himalayens sous un 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 23 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Reconstitutions paléo topographiques Oligocène 30 MA • En Eurasie, les hauts reliefs apparaissent d'abord 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 10 -15 MA Miocène 10 MA 24 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Les montagnes d'Asie. Les montagnes d'Asie. "Berceau" des flores orophiles Holarctiques ? 25 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Diversité spécifique dans le genre Primula D’après Pax & Knuth, 1905 26 Histoire de Diversité spécifique dans le genre Primula D’après Pax & Knuth, 1905 26 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Diversité spécifique dans le genre Astragalus D’après Meusel, Jäger et Weinert, 1965 27 Histoire Diversité spécifique dans le genre Astragalus D’après Meusel, Jäger et Weinert, 1965 27 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Histoire des Ancolies (Aquilegia) Aquilegia Isopyrum 28 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, Histoire des Ancolies (Aquilegia) Aquilegia Isopyrum 28 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Histoire des Soldanelles (Soldanella) Genre endémique du Système Alpin, mais proche de deux genres Histoire des Soldanelles (Soldanella) Genre endémique du Système Alpin, mais proche de deux genres asiatiques (Omphalogramma et Bryocarpum) 29 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Histoire des Soldanelles La diversification du groupe est probablement très récente (Fin du tertiaire-Quaternaire) Histoire des Soldanelles La diversification du groupe est probablement très récente (Fin du tertiaire-Quaternaire) 30 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

L'Asie: berceau des flores orophiles Holarctiques ? Des arguments très forts pour plusieurs genres 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. . . 31 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

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

Les fluctuations thermiques du Quaternaire Durant le dernier MA, la périodicité de 100 000 Les fluctuations thermiques du Quaternaire Durant le dernier MA, la périodicité de 100 000 ans est très marquée. 33 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

MIS 5 e Eémien (130 110 kyr) Landos MIS 11 Holsteininen Les glaciations du MIS 5 e Eémien (130 110 kyr) Landos MIS 11 Holsteininen Les glaciations du Pleistocène tardif Homme de Néanderthal 34 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

L'étude des pollens Fagus Abies Corylus Haute Loire. 1208 m. Lac de cratère. 35 L'étude des pollens Fagus Abies Corylus Haute Loire. 1208 m. Lac de cratère. 35 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

La séquence palynologique du Lac Bouchet (Velay) Holsteinien (-430 000) Landos (-340 000) Eémien La séquence palynologique du Lac Bouchet (Velay) Holsteinien (-430 000) Landos (-340 000) Eémien (-130 000) Holocène D'après De Beaulieu, 2003 36 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

La végétation de l'Europe depuis le dernier maximum glaciaire (LGM) Maximum glaciaire Dryas récent La végétation de l'Europe depuis le dernier maximum glaciaire (LGM) Maximum glaciaire Dryas récent D'après Adams, 2001 37 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Distribution des toundras alpines au LGM (Late Glacial Maximum) 38 Histoire de la flore Distribution des toundras alpines au LGM (Late Glacial Maximum) 38 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Refuges potentiels dans les Alpes Snow line Ice sheet Calcareous peripheral refugia Siliceous peripheral Refuges potentiels dans les Alpes Snow line Ice sheet Calcareous peripheral refugia Siliceous peripheral refugia Central alpine refugia (nunataks) 39 From Schönswetter et al. , Molecular Ecology, 2005. Schönswetter al. , Ecology, Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Deux hypothèses sur les survivances glaciaires Ø L'hypothèse des Nunataks • Ø L'hypothèse Tabula Deux hypothèses sur les survivances glaciaires Ø L'hypothèse des Nunataks • Ø L'hypothèse Tabula rasa • 40 des populations ont pu se maintenir très localement dans les régions englacées toutes les populations actuelles ont recolonisé à partir de zones refuges situées à distance des régions englacées Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Hypothèse des Nunataks Isla Persica. Massif de Bernina 41 Histoire de la flore alpine Hypothèse des Nunataks Isla Persica. Massif de Bernina 41 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Diversité génétique chez Eritrichum nanum Distribution sur l'arc alpin Alpes pennines Alpes rhétiques Alpes Diversité génétique chez Eritrichum nanum Distribution sur l'arc alpin Alpes pennines Alpes rhétiques Alpes lepontiques D'après Stehlik et al. , 2000 42 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Diversité génétique chez Campanula barbata High diversity Low diversity 43 Histoire de la flore Diversité génétique chez Campanula barbata High diversity Low diversity 43 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Refuges est-alpins pour la flore silicicole Rottenmanner Tauern Hohe Tauern Wöhlzer Tauern Packalpe Koralpe Refuges est-alpins pour la flore silicicole Rottenmanner Tauern Hohe Tauern Wöhlzer Tauern Packalpe Koralpe Seetaler Alpen Limite probable de l’extension maximale des glaces au Würm dans l'est des Alpes 44 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

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

Séquence pollinique du Lac Lauzon (Dévoluy) 46 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, Séquence pollinique du Lac Lauzon (Dévoluy) 46 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Histoire Quaternaire du Plateau du Taillefer Le Sapin remplace les Pins dans les forêts 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 47 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Quelques marqueurs polliiniques des activités anthropiques Quelques marqueurs polliiniques des activités anthropiques "explosion" des Quercus Céréales Plantago lanceolata "explosion" de Picea D'après Burga, 1997 48 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Une extension généralisée des systèmes prairiaux en altitude une riche biodiversité liée à des Une extension généralisée des systèmes prairiaux en altitude une riche biodiversité liée à des pratiques agropastorales "traditionnelles" (fauche, troupeaux bien gardés. . . ) 49 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

mais aussi une banalisation de la flore dans les situations mais aussi une banalisation de la flore dans les situations "mal gérées" - par "eutrophisation" de pelouses oligotrophes - par érosion des versants 50 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

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

Anomalies de température sur 1000 ans 52 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, Anomalies de température sur 1000 ans 52 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Dstribution spatiale des anomalies saisonnières IPCC, 2001 53 Histoire de la flore alpine Philippe Dstribution spatiale des anomalies saisonnières IPCC, 2001 53 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

La réponse des écosystèmes arctiques écotone subarctique en Alaska 54 Histoire de la flore La réponse des écosystèmes arctiques écotone subarctique en Alaska 54 Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Niche-based modelling (1) E. g. The niche of Castanea sativa (chestnut) T° of the 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 + Σ β i X i Observed distribution (AFE) Winter prec. Geographic space 55 Ecological space Geographic space Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Niche-based modelling (2) E. g. The niche of Castanea sativa (chestnut) Geographic representation of 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 + Σ β i X i Observed distribution (AFE) Futurs geographic representation of the niche Winter prec. Geographic space 56 Ecological space Geographic space Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Histoire quaternaire des pelouses alpines silicicoles dans les Carpathes au-dessus de 800 m + Histoire quaternaire des pelouses alpines silicicoles dans les Carpathes au-dessus de 800 m + roche mère siliceuse 57 roche mère siliceuse entre 1000 et 1800 m roche mère siliceuse entre 2000 et 2800 m Histoire de la flore alpine Philippe Choler, UIAD le 15/11/07

Histoire de la flore alpine Merci de votre attention Histoire de la flore alpine Merci de votre attention