INTERACTION ENTRE LE CHANGEMENT CLIMATIQUE ET L’EXTINCTION DES MEGAFAUNES

Variations isotopiques dans les spéléothèmes

                     Les isotopes stables d’oxygène et du carbone du spéléothème constituent la base principale exploitée pour établir l’histoire de la température et les précipitations d’un milieu. Lorsque le mouvement de l’air et de l’eau dans une grotte est relativement lent, un équilibre thermique est établi entre la température du substrat rocheux et celle de l’air dans la grotte. Pendant le dépôt de calcite à partir de l’eau d’infiltration, le fractionnement des isotopes d‟oxygène se produit à une vitesse qui dépend de la température de dépôt. Ainsi, en théorie, les variations isotopiques de l’oxygène dans le spéléothème devraient fournir une approximation sur les variations de température à travers les temps. Les rapports d’isotope stables sont donnés sous forme de valeur de δ, où (δ) = [(R échantillon / R standard) −1] × 1000 et la norme est Pee Dee Belemnite (PDB). Les valeurs sont présentées comme parties par mille (‰).

Variation de rapport des isotopes stables de carbone (13C/12C) obtenue sur la stalagmite

                   Le δ13C varie dans le temps en fonction de la productivité, de l’enfouissement de carbone organique et du type de végétation. A partir du taux de l‟isotope δ13C le changement de conditions de l‟habitat dans certain lieu est déduit, ceci est en relation avec la végétation. Les valeurs de δ 13C du spéléothème sont liées à la végétation car les gouttes d‟eau des grottes passent à travers le sol et que les sols organiques sont d‟origine végétale. Une variation large de δ13C dans le sol organique résulte de la différence entre la voie photosynthétique des plantes à C3 et C4. Les plantes à C3 à une valeur de δ13C entre -32‰ à -22 ‰, tandis que les plantes à C4 valeur de δ 13C entre -16‰ et -9 ‰. Les plantes à C4 sont caractéristiques de la saison sèche (graminées) tandis que les plantes à C3 sont des plantes adaptées à la saison fraîche et humide. (Dorale et al 1998) D‟après les résultats, les valeurs de δ 13C -10‰ à 5‰ montrent une dominance des plantes à C4. Il y a un changement remarquable de valeur de δ 13C, ce qui veut dire qu‟il y a une modification de conditions de l‟habitat. La variation de ces valeurs montre une transformation de l‟habitat à plantes à C3 par un habitat d‟une domination de plantes à C4, autrement dit des graminées. Selon Burney et al. 1997; Matsumoto and Burney (1994) durant l‟Holocène récent, une augmentation de charbon et des pollens des graminées est constatée dans la région d‟Anjohibe. Matsumoto et Burney (1993) affirment aussi qu‟il y a une transformation de la végétation dans le Sud-Ouest il y a 1900 ans BP et dans le Nord-Ouest il y a 900 ans BP. Dans chacun des deux secteurs, des augmentations en charbon de bois en dépôts de lac sont associées à une réduction de pollen de l’espèce boisée et à une augmentation dans le pollen des graminées. Ces tendances se sont intensifiées environ 500 ans BP dans le Nord-Ouest. Ce qui veut dire qu‟il y a eu des feux de brousses. Les datations de radiocarbone suggèrent que les populations de la mégafaune éteinte aient pu avoir été en régression avant l’expansion impliquée des plantes à C4 en 1000 ans BP (Crowley, 2010; Matsumoto et Burney, 1994). Il se peut donc que le changement de conditions de l‟habitat implique pour une disparition de milieu de vie ou pour une disparition des flores pour l‟alimentation de ces mégafaunes, d‟où leur réduction, mais ce n‟est pas toutes les mégafaunes qui ont été disparues mais seulement ce qui n‟ont pas pu s‟adapter à une telle condition de vie. Les informations reçues à partir de l‟utilisation de stalagmite montrent presque les mêmes résultats. Toutefois, avec les stalagmites, les dates sont plus précises. A partir de 1200 BP à 770 BP, une augmentation de la dominance de plante à C4 est constatée dans la région d‟Andranoboka, et cette tendance continue jusqu‟actuellement. Selon Perez et al. 2003 and Tofanelli et al. 2009, les humains sont venus à Madagascar d’Indonésie ou d’Afrique 2300 BP. Il est probable donc que ces feux seraient les œuvres de l‟homme engendrant des mauvaises conséquences sur le point de vue faunistique et floristique de la région d‟Anjohibe. Il se peut donc que la seule raison qui a poussé l‟homme à faire une telle chose c‟est au profit de la domestication des bétails, car les bétails préfèrent les nouvelles pousses de graminée. Il y a un changement de conditions de l‟habitat et ceci peut être à cause de feux de brousse au profit des bétails ou à des cultures du point de vue de la domestication des bétails, les hommes ont été obligés de brûler les forêts afin de pouvoir nourrir les bétails et pour avoir des surfaces cultivables.

Rapports des isotopes stables d‟azote (δ15N) des vertébrés et (δ 18 O) des stalagmites

              La variation de δ15N des vertébrés montre que la variation de la moyenne de taux de δ 15N entre les quatre groupes des vertébrés : introduits, existants, disparus du site et éteints n‟est pas tout à fait considérable. L‟isotope d‟azote reflète le taux de l‟humidité, autrement dit la précipitation. Les rapports des isotopes stables de l‟oxygène sur les stalagmites démontrent la même conclusion que celle obtenue par l‟analyse des isotopes stables d‟azote. Effectivement il n‟y aurait pas de variation de la précipitation (humidité) du milieu à partir de 2000 ans BP jusqu‟à actuel. De ce fait, les recherches antérieures affirmant l‟existence d‟un pic d‟aridité presque partout à Madagascar n‟affecte pas la partie Nord-Ouest, puisque les résultats obtenus sur les stalagmites affirment que la précipitation n‟a pas varié pas.

CONCLUSION

               Les spéléothèmes constituent des archives paléoenvironnementales remarquables. Ils sont largement répartis sur les continents, souvent bien préservés dans le milieu endokarstique, et peuvent être datés précisément par des méthodes radiométriques, jusqu‟à environ des milliers d‟année par la méthode Uranium-Thorium. Ils préservent une grande variété d‟indicateurs sur le contexte climatique et environnemental de leur formation. Ils peuvent fournir des informations variées sur les paléoclimats, la végétation, l‟hydrologie, le niveau marin, l‟évolution du paysage, etc., Ils permettent d‟aborder les variations paléoenvironnementales à long terme, grâce à leur croissance continue et durable, mais également à très haute résolution temporelle. Les spéléothèmes procurent donc des précieux renseignements pour mieux connaître les paléoenvironnements continentaux à l‟échelle régionale ou globale et à différentes échelles. La variation δ13C confirme un habitat à dominance de graminée (habitat ouvert) et celle du δ18O montre qu‟il n‟y a presque pas de changement sur l‟humidité du sol. Par conséquent, de 2000 ans BP à actuel, un changement de conditions d‟habitat a été constaté contre une précipitation stable à Anjohibe. Le climat n‟est donc pas la cause primaire de la disparition de ces mégafaunes. Les archives enregistrées par les spéléothèmes peuvent ainsi contribuer à une meilleure compréhension des milieux de vie des populations des organismes préhistoriques. De plus, leurs contenus peuvent être exploités pour analyser et tester les modèles climatiques.Le spéléothème est un outil fiable et précis pour l‟étude de changement climatique, car l‟enregistrement des données par celle-ci ne peut pas être modifié par l‟homme. Les changements climatiques sont souvent évoqués en paléontologie pour expliquer les extinctions des vertébrés. Toutefois, cette étude a démontré que c‟est l‟action de l‟homme qui est la cause primaire de la disparition des mégafaunes par la dégradation de leurs habitats en entrainant leur extinction à Anjohibe. D‟une manière directe, les marques des coupes sur les os d‟animaux justifient la pratique de la sur-chasse et d‟une manière indirecte, l‟exploitation de la forêt et le recours aux feux de brousse, ont entrainé la destruction des biotopes. Autrement dit, l‟œuvre des hommes contribue au changement de l‟environnement à l‟origine de la disparition des vertébrés subfossiles particulièrement les lémuriens. À l‟issue de ce travail, des multiples prolongements sont possibles, à long terme et moyen terme, une recherche plus approfondie sur ce même sujet est envisagée. Comme Madagascar est divisé en cinq zones bioclimatiques, des travaux entrepris sur d‟autres zones sont souhaitables afin de comprendre le paléoclimat de Madagascar. A court terme, dans les mois qui viennent, une étude du paléoclimat de Sud de Madagascar sera effectuée dans le parc National Tsimanampetsotsa en collaboration avec le MNP (Madagascar National Parc), dans le but de comparer les résultats obtenus avec ceux du Nord/Nord-Ouest de Madagascar.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : SPELEOTHEMES ET SITE D’ETUDE
I.1. LES SPELEOTHEMES
I.1.1. Définition
I.1.2. Formation des spéléothèmes
I.1.3 Variations isotopiques dans les concrétions
I.1.4. Datation sur les spéléothèmes
I.2. SITE D’ETUDE
I.2.1. Localisation
I.2.2. Végétation
I.2.3. Température
I.2.4. Précipitation
CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES
II.1. MATERIELS
II.1.1. Matériels de terrain
II.1.2. Matériels d‟étude
II.1.3. Matériels de laboratoire
II.2. METHODOLOGIE
II.2.1. Méthode sur terrain
II.2.2.Travail au laboratoire
II.2.2.1. Datation des spéléothèmes
II.2.2.2. Prélèvement des sous échantillons
II.2.2.3. Analyse spectrométrique
II.2.2.4. Analyse proprement dit
II.3. EXPLOITATION DES DONNEES SUR LES VERTEBRES POUR DEMONTRER LA FIABILITE DES ANALYSES FAITE SUR LES STALAGMITES
II.3.1. Distribution des vertébrés de la partie Nord et Nord-Ouest de Madagascar
II.3.2. Analyse statistique sur les vertébrés de la partie Nord et Nord-Ouest de Madagascar
CHAPITRE III : RESULTATS
III.1. DATATION DES SPELEOTHEMES 
III.2. RESULTAT DE L’ANALYSE SPECTROMETRIQUE
III.3. RESULTAT DES ANALYSES STATISTIQUES
III.3.1. Rapports des isotopes stables de carbone (δ 13C)
III.3.2. Rapport des isotopes stables d‟azote (δ15N)
CHAPITRE IV : DISCUSSIONS
IV.1. LES RAPPORTS DES ISOTOPES STABLES DE CARBONE ET D’OXYGENE DE STALAGMITE
IV.1.1. Variation de rapport des isotopes stables de carbone (13C/12C) obtenue sur la stalagmite
IV.1.2. Variation de rapport des isotopes stables d‟oxygène ( 18O/16O) obtenue sur la stalagmite
IV.2. LES RAPPORTS DES ISOTOPES STABLES DE CARBONE ET D’AZOTE DES VERTEBRES
IV.2.1 Variation de rapport des isotopes stables de carbone (13C/12C) obtenue sur les vertébrés
IV.2.2. Variation de rapport des isotopes stables d‟azote (δ15N) obtenue sur les vertébrés
IV.3. COMPARAISON ENTRE LES RAPPORTS DES ISOTOPES STABLES DES VERTEBRES ET LES SPELEOTHEMES
IV.3.1. Rapport des isotopes stables de carbone (δ 13C)
IV.3.2. Rapport des isotopes stables d‟azote (δ15N) des vertébrés et d‟oxygène (δ 18O) des stalagmites
IV.4. LES CAUSES PROBABLES DE L’EXTINCTION DES MEGAFAUNES DANS LA REGION NORD ET NORD-OUEST DE MADAGASCAR
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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