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Biodiversité : modes de dispersion et de colonisation

Dossier - Mali, un oasis pour la biodiversité !

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La paysage végétal du Mali est le résultat d'une histoire conjuguée entre l'évolution des espèces et celle des conditions environnementales. En étudiant son histoire, on comprend qu'il est une mosaïque d'écosystèmes d'origine et d'avenir différents.

  
DossiersMali, un oasis pour la biodiversité !
 

1 - Les modes de dispersion = la mobilité

Contrairement aux idées reçues, les plantes sont des êtres mobiles capables de se déplacer sur de courtes ou de très longues distances. Certaines études ont montré que les arbres migrent en moyenne à raison de 35 à 50 kms par siècle. Migrer ? Est-ce possible, si on considère que la différence la plus évidente entre les plantes supérieures et les animaux est l'enracinement forcé des premières et la liberté de mouvement des seconds ? Il faut dissocier deux processus dans la mobilité des plantes. D'un coté il y a les déplacements des individus comparables à ceux observés chez les animaux et d'un autre coté il y a la dispersion du patrimoine génétique dans le but de pérenniser l'espèce

a) Le déplacement des individus

Dans ce cas, les individus déplacent leur point de fixation sur un territoire. Certaines espèces végétales ne possèdent pas de point de fixation, ce sont notamment les plantes aquatiques qui migrent passivement au gré des vents et des courants via des structures complexes flottantes (jacinthe d'eau, Piscia....) ou les roses du désert de Jericho... Par ailleurs, certaines espèces sont capables de déplacer leur point de fixation d'année en année. On peut évoquer toutes les plantes à rhizomes (Bambous, muguet) ou à bulbes mais également les plantes cespiteuses telles que certains palmiers qui émettent régulièrement des nouvelles tiges en périphérie de la souche. Progressivement les nouvelles tiges se dissocient les unes des autres pour constituer plusieurs individus apparents. Il est nécessaire d'inclure également les espèces capables d'émettre des drageons ou des stolons qui sont véritablement des organes de déplacement. On cite généralement les forêts du Canada formées par un seul individu de Thuya. Cependant ces individus sont des clonesSi on prend en compte que ce processus donne une certaine immortalité aux individus ou tout au moins au patrimoine génétique de l'individu, on conçoit qu'il s'agit d'un véritable déplacement dans l'espace. Certaines plantes, notamment les herbacées des sous-bois tropicaux (Sélaginelle, Gesneriaceae, Begoniaceae, Piperaceae...) sont tellement douées pour se multiplier par bouturage de proximité qu'on ne peut pas exclure que 1) l'individu, au sens génétique, est âgé de plusieurs milliers d'années et 2) que l'individu a parcouru des centaines de kilomètres. Il s'agit d'un déplacement à la fois spatial et temporel.

b) Le mobilité génétique

Dans ce cas, la plante partage son patrimoine génétique via les processus de la reproduction sexuée. La plante dispose d'un premier mode de dispersion à très longue distance qui s'organise autour des fleurs mâles. Il s'agit de la pollinisation qui est un instrument de transfert génétique. Elles (les plantes monoïques ou les plantes mâles des espèces dioïques) sont capables de transmettre leur patrimoine génétique sur de très longues distances grâce à son organe mobile, le pollen.

La fleur, le premier organe de mobilité des plantes © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Le grain de pollen contient le gamétophyte mâle, c'est-à-dire un individu haploïde complet ! Transporté par des vecteurs variés, abiotiques (vent principalement) ou biologiques (insectes principalement), ce petit "individu" mâle peut aller féconder une fleur fort éloignée et partager ainsi son patrimoine génétique sur un nouveau site. (les spores de certaines fougères, ex: fougère aigle sont capables de rejoindre les masses d'air situées à la limite de l'atmosphère et effectuer plusieurs fois le tour de la terre avant de se redéposer).

Le deuxième mode de dispersion s'organise autour des fleurs femelles. Il est orchestré par un organe mobile, la diaspore ou la graine chez les plantes « supérieures ». Pour effectuer de tels déplacements les plantes ne fonctionnement pas seules, elles utilisent tous les vecteurs possibles qu'ils soient d'origine abiotique (vent, eau,...) ou biotique (animaux, hommes,...) et mettent en place des structures mobiles adaptées à ces vecteurs.

Vernonia colorata - Le fruit, le deuxième organe de mobilité des plantes (vecteur = vent) © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés
Pericopsis laxiflora - Le fruit, le deuxième organe de mobilité des plantes (vecteur = vent) © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés
Gyrocarpus americanus - Le fruit, le deuxième organe de mobilité des plantes(vecteur = vent) © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Ainsi pour utiliser le vent, les plantes ont inventé les fruits ailés (Gyrocarpus, Leptadenia, les samares des Combretaceae). Au contraire celles qui utilisent l'eau (mer ou fleuve, rivières,...) ont développé des structures flottantes et résistantes au pourrissement (Cocotier,...).

Acacia Laeta - Le fruit, le deuxième organe de mobilité des plantes (vecteur = vent) © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Vis-à-vis des animaux et des hommes, les plantes ont développé des structures attractives qui utilisent notamment les régimes alimentaires du règne animal. Leur réussite tient aux facteurs suivants : la teneur en lipides et en glucides des fruits, ainsi que leur couleur et leur visibilité.

Carapa procera - Le fruit, le deuxième organe de mobilité des plantes (vecteur = animaux) © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Les fruits riches en glucides sont très attrayants pour les mammifères. Au contraire les fruits riches en lipides sont plus amers que sucrés. Ignorés des mammifères, ces fruits sont rapidement consommés par les oiseaux. Les lipides représentent une source d'énergie idéale pour les oiseaux car, par unité de poids, ils génèrent deux fois plus d'énergie que les glucides.

Ficus sp à gauche et Diospyros ferrea à droite - Le fruit, le deuxième organe de mobilité des plantes (vecteur = animaux) © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Les fruits sont ainsi consommés puis restitués dans la nature après une phase de digestion qui peut, de plus s'avérer indispensable pour la germination de la diaspores.

Ochna rhizomatosa - Le fruit, le deuxième organe de mobilité des plantes (vecteur = animaux) © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Les plantes utilisent aussi directement les animaux, ils accrochent leurs fruits/graines (ex : cram-cram) à leur pelage et peuvent de ce fait parcourir des kilomètres avant de ne retrouver un nouveau milieu. Enfin l'homme qui se déplace de plus en plus et de plus en plus rapidement aux 4 coins de notre planète offre de nouveaux moyens de colonisation. En quelques heures une graine peut maintenant passer de l'Afrique à l'Asie ou à l'Amérique du Sud (par exemple sur une chaussure de terrain). Actuellement on peut dire que l'homme autorise des échanges et des brassages auxquels les plantes n'ont jamais eu accès auparavant. (bananier, manguesPhilodendron,....)

2 - Les modes de colonisation = Occupation de l'espace

Les modes de colonisation sont directement connectés aux modes de dispersion car une plante qui s'installe dans un nouveau lieu doit avoir une stratégie d'occupation et de colonisation de l'espace. Ces stratégies sont basées sur deux principes qui sont les capacités d'expansion de la population dans l'espace et la durée de vie du cycle végétatif. On les nomme communément stratégies r (fécondité élevée, peu d'importance de l'individu) et K (Importance de la durée de vie de l'individu, fécondité faible). Les plantes utilisent alternativement l'une ou l'autre des stratégies selon le statut dans le milieu. Une espèce nouvellement arrivée aura une tendance r tandis qu'une fois installée elle cherchera à occuper durablement l'espace selon la stratégie K. Cependant chez les arbres la stratégie "r" n'est jamais totalement réalisée tant les ligneux sont organisés autour de la durée de vie des individus.

La colonisation d'une plante dans un nouveau milieu se caractérise tout d'abord par son aptitude à se propager dans un nouveau milieu. Encore une fois la réponse de la plante est graduelle depuis les espèces qui survivent dans leur nouveau milieu (tolérance extrême) jusqu'aux espèces qui envahissent le milieu (espèces envahissantes).

Guibourtia copallifera - Occupation du l'espace, dispersion à courte distance © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Cette installation s'effectue par la reproduction sexuée et par la multiplication végétative qui intervient plus rarement chez les arbres que chez les espèces herbacées. Au Mali on note cependant plusieurs espèces ligneuses qui montrent spontanément des aptitudes à la reproduction végétative selon deux modalités principales qui sont les drageons et les stolons:

a) Le drageon est issu de la racine de l'arbre mère.

Pouteria alniifolia à gauche, Vitex doniana à droite - Occupation du l'espace, dispersion à courte distance © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Le jeune individu prend naissance en périphérie de l'arbre et se développe à partir des racines émergentes. Isoberlinia dokaVitex doniana ou Pouteria alniifolia sont capables d'émettre des drageons depuis leurs racines. Cependant, bien souvent il s'agit d'une réaction à un stress qui atteint le système racinaire, notamment suite au tassement du sol. Il est d'ailleurs très facile de provoquer la création de ces drageons, par exemple chez le flamboyant (Delonix regia) simplement en piétinant ses racines émergentes. On voit alors apparaître des drageons sur les racines perturbées. Cependant ces drageons ne survivent pas très longtemps ; ils persistent tant que la plante mère est encore présente. C'est ainsi que l'on considère un drageon comme un mode de multiplication uniquement lorsqu'il est capable de s'individualiser, c'est-à-dire d'acquérir son propre système racinaire et se désolidariser de la plante mère

b) Le stolon est issu de l'affaissement des tiges, naturel ou artificiel

Le stolon est issu de l'affaissement des tiges, naturel ou artificiel mais également d'un enracinement dès lors qu'elles touchent le sol. Ce système est réellement efficace et certaines espèces l'utilisent comme un mode de colonisation. C'est le cas caractéristique du Combretum micranthum qui est capable de constituer de véritables fourrés inextricables qui s'avèrent être au final une population clonale provenant, peut être d'un seul et unique individu.

Combrethum micranthum - Occupation du l'espace, dispersion à courte distance © Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Le stolon est issu de l'affaissement des tiges, naturel ou artificiel mais également d'un enracinement dès lors qu'elles touchent le sol. Ce système est réellement efficace et certaines espèces l'utilisent comme un mode de colonisation. C'est le cas caractéristique du Combretum micranthum qui est capable de constituer de véritables fourrés inextricables qui s'avèrent être au final une population clonale provenant, peut être d'un seul et unique individu.