Dossier : Climat  
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La forêt en Amazonie, une histoire Holocène très mouvementée


Extrait de la Lettre n°6 du Programme International Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat (PIGB-PMRC)

 

 

 

 

 

 




 



1 - Répartition des principales formations végétales amazoniennes et localisation des quatre sites d'étude ECOFIT.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 










 



2 - Analyse des graines de quelques espèces pionnières présentes dans une carotte prélevée dans une tourbière en forêt primaire de Guyane (nombre de graines en fonction de l'âge en année B.P.).

 

 

 

 

 

 

 















3 - Les déplacements des méandres, marqueurs des climats passés.

 


La forêt amazonienne dans son ensemble a été le siège depuis la dernière déglaciation (i.e. sur les derniers 10 000 ans) de perturbations climatiques importantes, (alternances de sécheresses et périodes humides) montrant par là un climat moins stable que dans les forêts tropicales des deux autres continents (Afrique et Asie). Le Programme ECOFIT s'attache à retracer cette histoire.

Les différentes zones de la forêt amazonienne
Bien qu'apparaissant au premier abord homogènes, les forêts tropicales humides représentent de fait des systèmes extrêmement diversifiés, tant par leur flore et leur faune, qui diffèrent notablement d'un continent à l'autre (voir "La biodiversité tropicale : mémoire des changements passés"), que par leur adaptation et réaction liées aux régimes des pluies. En Amazonie il existe actuellement certaines zones, hyper-humides, où les incendies ne peuvent se développer. L'histoire de ces zones est particulièrement intéressante à retracer, car elle montre qu'elles ont été le siège de climats nettement différents de l'actuel durant ces derniers millénaires.

Les zones hyper-humides
Dans les grands massifs forestiers de basse altitude, comme en Amazonie ou en Afrique de l'Ouest, ce sont dans les parties les plus arrosées que la biodiversité est maximum, avec beaucoup d'espèces très sensibles aux variations d'hygrométrie, alors que dans les parties un peu moins humides, à saisonnalité plus marquée, la biodiversité des plantes décroît. Ainsi, tout en restant dans le domaine des forêts tropicales humides, ou forêts pluvieuses, on passe insensiblement de zones dites "hyper-humides" à des zones où la saisonnalité est plus marquée, selon un gradient de durée et d'intensité des périodes sèches. En Amazonie, la zone hyper-humide est localisée, à l'Ouest dans le piémont andin entre les bassins du Rio Negro, Putumayo et Maranon, et à l'Est dans la partie sub-côtière des Guyanes (figure 1).

Les incendies
Actuellement, dans l'ensemble des forêts tropicales humides, le taux d'humidité reste toujours élevé, si bien que les incendies ne peuvent se développer. L'agriculture traditionnelle y est basée sur la technique de l'essartage, c'est à dire l'abattage préalable d'une parcelle, suivi du brûlage d'une partie du bois mort en fin de saison sèche. Parfois, quand la saison sèche n'est pas suffisamment marquée, l'agriculteur ne parvient pas à brûler son abatti. Inversement, lors d'années exceptionnellement sèches, les feux d'abattis peuvent se propager dans les alentours, comme en 1988 où plus de 80 000 km2 furent détruits dans le Sud de l'Amazonie. Mais, de mémoire d'homme, ce genre d'événement n'a jamais été observé dans les forêts hyper-humides, comme en Guyane française.

Les travaux récents menés dans le cadre du programme ECOFIT montrent pourtant que des incendies et destructions de la forêt de forte amplitude s'y sont produits, et ceci à plusieurs reprises, jusque dans un passé relativement proche. De tels incidents ne peuvent être expliqués que par de très fortes anomalies du régime des pluies donnant lieu à des périodes de sécheresse marquée.

Les différents indicateurs climatiques étudiés

Les paléo-incendies
Les couches de charbons enfouis dans les sols constituent les premiers indicateurs de "paléo-incendies". Mises en évidence pour la première fois il y a une quinzaine d'années dans le Sud de l'Amazonie, de telles couches ont été récemment découvertes en Guyane. Les recherches conduites en collaboration avec une équipe d'archéologues, ont démontré qu'elles étaient le plus souvent indépendantes des niveaux d'occupation humaine. Si la présence de l'Homme en Amérique remonte au moins à 30000 ans, l'évidence d'une agriculture en forêt tropicale humide n'est attestée qu'à partir de 2500 ans B.P. pour la méso-amérique.
En Guyane, forêt hyper-humide, les fouilles archéologiques, menées de façon particulièrement intensives dans la région de Petit-Saut (275 sites d'occupation), ne montrent pas d'occupations humaines antérieures à 2100 ans B.P.. Cependant les niveaux de paléo-incendies apparaissent bien avant cette époque, principalement échelonnés entre 10000 et 8000, 6000 et 4000, et 2000 et 1400 ans B.P. Pour que de tels incendies aient pu se propager dans une forêt hyper-humide, il a fallu que la saison sèche atteigne un niveau exceptionnel pour que la perte en eau rende la végétation inflammable.

Les dépôts d'alluvions sous forêt
Un autre indice de déstabilisation des forêts guyanaises est fourni par les dépôts d'alluvions sous forêt. Normalement, l'importante couverture végétale, stratifiée sur 30 à 45 m d'épaisseur, avec certains arbres émergeant à plus de 60 m, amortit considérablement les fortes pluies. En outre, les sols forestiers sont envahis par un chevelu racinaire qui se développe dans les couches superficielles jusqu'au contact de la litière, formant un immense " filtre " arrêtant les particules. Une partie seulement du drainage se fait en surface, le reste circulant au travers des sols dont l'érosion est essentiellement chimique. Lors des fortes pluies qui augmentent notablement le débit des " criques ", petits cours d'eau sous forêt, très peu de matériaux solides arrivent des sous-bois, et ce sont essentiellement des sédiments anciens qui sont remaniés par les rivières. L'intensité des écoulements est atténuée par les multiples troncs et branches mortes qui encombrent les lits.
Cependant, plusieurs terrasses alluviales, observées à la station des Nouragues révèlent que plusieurs épisodes érosion/sédimentation ont eu lieu dans le passé. La plus récente de ces terrasses est datée aux alentours de 500 ans B.P. L'analyse de graines extraites de ces alluvions indique une forte proportion de plantes "pionnières", espèces à croissance rapide et vie brève, se développant normalement en plein soleil dans les grandes trouées forestières. L'importance des sédiments accumulés ne peut s'expliquer que par une destruction massive de la forêt mettant le sol à nu, sans commune mesure avec ce qu'une agriculture traditionnelle sur brûlis peut provoquer, surtout à une époque où les haches de pierre étaient les seuls outils. Ainsi ces terrasses alluviales sont les témoignages de l'existence de grandes trouées forestières.

Répartition spatiale des espèces
La répartition spatiale actuelle de certaines espèces d'arbres peut également apporter des indications sur l'existence d'épisodes récents de sécheresse et de la destruction de la forêt sur de vastes espaces. Ainsi l'Eperua falcata est une espèce d'arbre dont les grosses graines n'attirent pas les animaux frugivores et granivores, si bien que, contrairement à la majorité des autres espèces de plantes dont les graines sont transportées par des animaux, sa vitesse de colonisation est lente. Sa répartition actuelle est agrégative, principalement centrée autour des zones humides, avec une majorité de jeunes individus en périphérie, comme si l'on assistait à une recolonisation du plateau à partir des zones basses plus humides qui auraient servi de refuges (figure 2 ). L'espèce a pourtant été présente dans les parties hautes de ce plateau, comme en témoignent des charbons identifiés par leur anatomie.

Les pollens et graines dans les sédiments
La nature de la végétation passée peut être évaluée à partir de l'analyse des pollens et des graines présents dans les sédiments. Ainsi l'étude d'une pinotière (tourbière à palmiers pinots) en Guyane a permis de reconstituer l'histoire de la végétation depuis 3000 ans à l'aide des pollens et 1400 ans à l'aide des graines.
Globalement, de 3000 à 2000 ans B.P., la forêt semble plus humide qu'actuellement, avec une plus grande richesse en taxons. Entre 1700 et 1200 ans B.P., la pinotière marque un certain assèchement, associé à de grandes ouvertures forestières favorables au développement des plantes pionnières (figure 2). Après 1200 ans B.P. la forêt redevient comparable à son état actuel. Entre 900 et 600 ans B.P., on assiste à de nouvelles perturbations du couvert forestier favorisant différents cortèges de plantes pionnières. Entre 600 et 300 ans B.P., ces perturbations s'atténuent progressivement et la forêt acquière ses caractéristiques actuelles à 300 ans B.P..
L'absence de plantes herbacées dans le profil palynologique suggère que les perturbations se sont produites pendant des laps de temps très courts, insuffisants pour qu'il y ait remplacement, même temporaire, de la forêt par une formation plus ouverte de type savane arborée. Le maintient de plantes pionnières pendant plusieurs siècles fait penser, pour chaque période, à une série d'incidents brefs, répétés au moins tous les 10 à 30 ans. En effet, les situations observées actuellement, après colonisation d'une trouée par les plantes pionnières, montrent que ces espèces arborées à vie relativement brève sont supplantées en quelques décennies par les arbres de la grande forêt qui les remplacent progressivement. Seuls des accidents répétés peuvent donc permettre le maintien d'un grand nombre de plantes pionnières pendant plusieurs siècles. Ainsi sur la seule base des analyses de pollens et de graines, il apparaît que, durant les 3000 dernières années, la forêt a subi d'importantes perturbations répétées aboutissant à sa destruction partielle, et ceci à deux périodes différentes :
- d'une part entre 1700 et 1200 ans B.P.,
- d'autre part entre 900 et 600 ans B.P.

Les déplacements des méandres
En s'appuyant sur une reconstitution du déplacement des méandres, l'analyse géomorphologique permet de remonter aux différentes phases climatiques particulièrement humides. Menées au Pérou, dans la zone de forêts hyper-humides du piémont andin, ces études ont montré, sur les 3000 dernières années, une nette diminution du débit des fleuves entre 2000 et 1300 B.P. d'une part, et 900 et 500 B.P. d'autre part ( figure 3 ).

Les dunes fossiles
D'anciennes dunes aujourd'hui fixées par la végétation ont été repérées sur les bordures du massif amazonien. Elles n'ont pu se former que dans des conditions climatiques plus sèches qu'actuellemnt. En Bolivie, sur la bordure sud-ouest de l'Amazonie, ces dunes sont postérieures à 3400 ans B.P. et antérieur à 1400 ans B.P., encadrant ainsi l'existence d'une période particulièrement déficitaire en eau.

La reconstitution climatique
L'ensemble de ces données, qu'elles reposent sur l'analyse des couches de charbons dans les sols, sur les traces d'érosion et de dépôt, ou sur l'enrichissement en plantes pionnières, montrent que, pendant l'Holocène récent, dans une région pourtant actuellement très humide comme la Guyane française, la forêt a subi d'importantes perturbations climatiques de type sécheresse. Durant les derniers 3000 ans, deux épisodes de sécheresse (entre 1700 et 1200 ans B.P. et entre 900 et 600 ans B.P.) sont clairement enregistrés. Des phénomènes comparables aux mêmes époques ont eu lieu dans l'ouest du bassin amazonien comme l'indique l'étude des méandres. Enfin les paléo-incendies dont les traces sont détectables depuis 10000 ans montrent dans la période récente une fréquence élevée entre 2000 et 1400 ans B.P..
L'ampleur de tels phénomènes exclut une action uniquement anthropique, surtout pour les périodes antérieures à 2000 ans, et une cause climatique paraît la plus vraisemblable.

La grande sensibilité de l'Amazonie aux variations climatiques
Bien qu'elles soient limitées à quelques sites, les études menées dans le cadre d'ECOFIT ont montré que la forêt tropicale a été à plusieurs reprises déstabilisée par des conditions climatiques défavorables au cours des 3000 dernières années dans certaines régions d'Amazonie. Des changements comparables ont également eu lieu en Afrique mais à des dates différentes. Entre 3000 et 2000 ans par exemple la forêt a reculé dans le sud Congo, alors qu'elle se maintenait en Guyane (voir "Forêts et savanes d'Afrique Centrale, une histoire Holocène mouvementée"). Pour des périodes plus anciennes, les données disponibles dans le sud-est et le Nord de l'Amazonie, de même qu'au Brésil central révèlent une forte régression de la forêt au profit de paysages ouverts à plantes herbacées entre 7000 et 4000 ans B.P.. Par contre aucune modification significative de la forêt n'a été observée en Afrique sur les bordures du Golf de Guinée à cette époque. Finalement, l'histoire des 10000 dernières années semble avoir été marquée par des sécheresses plus fréquentes en Amérique du Sud qu'en Afrique. De plus, l'étude de la biodiversité, qui a montré que cette dernière était nettement moins élevée en Guyane qu'en forêt tropicale asiatique (voir "La biodiversité tropicale : mémoire des changements passés "), semble indiquer que l'Amazonie a subi, durant son histoire, plus d'événements climatiques traumatisants.
Bien que situées aux basses latitudes et soumises à de fortes pluviosités, les forêts tropicales de ces trois continents n'en ont donc pas moins des caractéristiques fort différentes aussi bien en terme de biodiversité qu'en terme de variabilité climatique. Les sécheresses durables qui se sont répété à plusieurs reprises en Amérique du Sud depuis 10000 ans suggèrent que l'Amazonie est peut être la région où la forêt est la plus fragile.


Contact :
Pierre Charles-Dominique
Laboratoire d'Ecologie Générale
Muséum d'Histoire Naturelle
4 Av. du Petit Chateau
91800 Brunoy

 



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