Quelques perturbations dans les écosystèmes savanicoles
Les facteurs biotiques représentent le rôle que joue les êtres vivants végétaux et animaux y compris l’homme dans les formations végétales (CTFT, 1989). Ces facteurs influencent de façon négative ou positive, selon leur ampleur, les paramètres de structure et de fonction de la savane et peuvent également s’interinfluencer.
Le feu
La savane africaine est depuis des millénaires soumise aux feux de brousse (Goldammer, 1993). Les feux anthropiques en Afrique sont une ancienne forme de perturbation environnementale, qui probablement ont modelé la végétation des savanes plus que tout autre facteur de perturbation induite par l’homme (Sheuyangea et al., 2005). Entre 25 et 50 % des savanes soudaniennes brûlent annuellement (Delmas et al., 1991). Le feu influence l’évolution de la production végétale ; il retarde la croissance végétale et induit une tendance à l’augmentation de la phytomasse (Rakotoarimanana et al., 2008). Sawadogo (2009) constate que le feu induit les repousses de certaines espèces vivaces mais provoquerait également la disparition d’autres très appétées, et leur remplacement par des espèces annuelles. Il freine également la régénération sexuée en détruisant les semences contenues dans la litière, maintient de nombreux pieds de ligneux à l’état arbuste et entraine la modification des ports de certains grands ligneux en les ramenant à l’état buissonnant. Cependant, on constate qu’en l’absence de feux, la nécromasse inhibe la production des herbacées et entraine ainsi la transformation de la savane arbustive en savane boisée, tandis que les feux fréquents surtout tardifs favorisent l’installation d’une savane herbeuse (Swaine et al., 1992; Sawadogo, 2009).
Le sol, support de la production végétale est influencé par le feu. Les modifications du sols liées au feu, peuvent produire un large éventail de changements dans d’autres composants de l’écosystème en raison de leur interdépendance (DeBano et al., 1998). Le feu induit dans le court terme une augmentation de l’azote disponible dans le sol et d’autres minéraux nutritifs immédiatement après son passage (Jensen et al., 2001), qui à leur tour stimulent la croissance de la végétation herbacée. Toutefois, les feux fréquents ou tardifs peuvent avoir des effets néfastes sur les propriétés physico-chimiques du sol en détruisant les matières organiques contenues dans la végétation aérienne et la litière (Bird et al., 2000). Un de ces effets néfastes est certainement le fait qu’il dénude le sol et l’expose aux rayons solaires et aux intempéries. En savane boisée, le feu précoce n’atteint par la ramure de la strate ligneuse mais déclenche, par la chaleur qu’il dégage la perte de toute activité chlorophyllienne et la chute des feuilles. Plus tardif, le feu consume les feuilles déjà tombées et celles qui tiennent encore aux branches. Le sol sera donc très peu recouvert lors des premières pluies. L’exposition prolongée à l’insolation et au vent aurait pour effet immédiat de colmater la surface du sol (DeBano et al., 1998). Aux premières pluies, avec le haut degré de siccité atteint par les sols, l’eau s’infiltre mal et les particules fines déposées par le vent, et celles arrachées par l’impact direct des gouttes de pluie, forment une pellicule boueuse qui gêne davantage l’infiltration des eaux. Les feux fréquents augmentent la tendance du sol à l’encroûtement, au ruissellement, diminuent la matière organique et la stabilité des agrégats du sol, et réduisent la porosité du sol et le taux d’infiltration d’eau (Mills et Fey, 2004). Cette eau perdue contribue à réduire la recharge de la nappe ainsi que l’efficacité des eaux de pluie (pluviosité utile) des zones semi-arides déjà si peu arrosées. Par conséquent, elle peut porter atteinte au pool d’éléments nutritifs et leur flux, par lessivage et volatilisation (Laclau et al., 2002) et peut tuer la faune du sol. Le feu influence également la végétation à travers la production de fumée et de chaleur. La floraison et la germination de certaines espèces peuvent être stimulées ou inhibées par ces deux facteurs (Baskin et Baskin, 1998).
Le comportement des feux est fonction de la période, des conditions environnementales (Savadogo et al., 2007a; Sawadogo, 2009) et du site d’étude même s’il présente les mêmes conditions et communautés végétales (De Luís et al., 2004). Les paramètres caractérisant le comportement du feu sont : la consommation en combustible, la vitesse de propagation du feu, l’intensité du feu et la hauteur des flammes (Savadogo et al., 2007c). Les types de feu, leurs comportements et leurs effets sur la végétation ont fait l’objet de plusieurs études dans notre pays (Savadogo, 2007; Sawadogo, 2009; Dayamba, 2010). Cependant, les connaissances sur les effets de la saison de feu sur le fonctionnement des savanes, notamment le composant sol, demeurent insuffisantes.
La pâture
La pâture est l’un des principaux facteurs anthropiques affectant les formations naturelles en zone Soudanienne (Sawadogo, 2009). Les effets des herbivores sur les processus des écosystèmes et en particulier leur impact sur la succession des végétaux peuvent être divisés en trois catégories : le broutage, le dépôt des fèces et urines et enfin le piétinement et la compaction du sol et de la litière (Hiernaux et al., 1999). La consommation sélective et le piétinement constituent les actions les plus évidentes (Sawadogo, 2009). Savadogo (2007) note également que le dépôt des fèces et d’urines joue un rôle important dans la détermination de la structure, le fonctionnement et la dynamique des écosystèmes savanicoles. Ces dépôts représentent une source de nutriments (N, P, K et micronutriments) pour le sol et améliorent ses propriétés physiques et chimiques.
Plusieurs auteurs constatent que la pâture, surtout à forte pression, contribue à réduire l’infiltrabilité de l’eau dans le sol (Hiernaux et al., 1999; Savadogo et al., 2007a). Elle contribue aussi à réduire la biomasse herbacée (Sawadogo et al., 2005) ainsi que la capacité de régénération de certaines espèces très appétées (Sawadogo, 2009). Cependant, la pâture modérée peut être utilisée comme un outil d’aménagement des formations naturelles pour maintenir un certain équilibre ligneux/herbacées (Sawadogo, 2009). En effet, elle permet de réduire de façon significative la mortalité des souches sur une période donnée après les coupes (Sawadogo, 2009), augmenter souvent la diversité des plantes (Olff et Ritchie, 1998) et améliorer les processus de colonisation des plantes à travers la dissémination des semences sur de longues distances (Miller, 1995). Les aires de pâture des grands herbivores sont dictées par des facteurs abiotiques tels que la pente des terrains et la présence de l’eau et par des facteurs biotiques tels la qualité et la disponibilité du fourrage. Les facteurs abiotiques, surtout l’eau, sont les plus déterminants (Bailey et al., 1996) dans la répartition des aires de pâture. Si la présence de l’eau est déterminante pour la pâture, la distance au point d’eau constitue également un facteur important dans la répartition de la pression de pâture. Les interactions entre animaux et végétaux autour des points d’eau peuvent conduire au développement d’unités écologiques différentes appelées « piosphère » (Lange, 1969). Le gradient de pâture selon le modèle piosphère est définie comme un modèle qui reflète la concentricité de la charge animale ou pression de pâture autour des points d’eau (Andrew et Lange, 1986) ; plus on s’éloigne du point d’eau, plus la pression de pâture diminue (Tarhouni et al., 2010). Au Burkina Faso, l’écologie des aires pâturées suscite un grand intérêt pour les chercheurs et de nombreuses études sur ce facteur de perturbation ont été menées, notamment sur la dynamique des écosystèmes des savanes soudaniennes (Zoungrana, 1991; Kiema, 2007; Savadogo, 2007; Sawadogo, 2009; Dayamba, 2010). Cependant, les berges des cours d’eaux qui concentrent de grands effectifs d’animaux surtout pendant la saison sèche, ont fait l’objet de peu d’études pour ce qui est de la richesse floristique et la capacité de rétention d’eau des sols environnants en fonction du gradient de pâture.
Quelques facteurs abiotiques influençant la structure et la fonction des savanes
Le sol
Le sol est un substrat complexe physique, chimique et biologique ; c’est un matériel hétérogène contenant trois phases (solide, liquide et gazeuse) qui interagissent avec les éléments minéraux (CTFT, 1989; Taiz et Zeiger, 2006). La phase solide contient des particules inorganiques qui constituent un réservoir de K, Ca, Mg et Fe, et des composés organiques renfermant de N, P, S et d’autres éléments. La phase liquide constitue la solution du sol (eau contenue dans le sol) qui renferme des ions minéraux dissouts, et sert de moyen de transport aux ions vers la surface des racines et de milieu facilitant les réactions chimiques et biochimiques du sol. Les gaz comme l’oxygène, le dioxyde de carbone et l’azote sont dissouts dans la solution du sol mais les échanges gazeux entre racines et sol se font à travers les poches d’air situées entre les particules du sol (OIFQ, 1996; Taiz et Zeiger, 2006). Le sol concourt avec les facteurs climatiques et en association avec les caractéristiques du milieu, à la vie, au développement et à la répartition des espèces (OIFQ, 1996). Les micro organismes et la macrofaune du sol participent à la modification des sols forestiers par leurs actions sur la roche mère, mettent à la disposition des plantes les éléments minéraux dont ils ont besoin par la décomposition et la minéralisation de la matière organique, et leur activité est à la base de la formation de l’humus. Certains micro organismes tels que les champignons mycorhizes s’associent aux racines des plantes et participent activement au métabolisme et à la croissance des plantes (CTFT, 1989; OIFQ, 1996). Le sol reste fortement influencé par la pâture, à travers la compaction et le dépôt de fèces et d’urines, qui affectent sa structure, la disponibilité en éléments minéraux et l’infiltrabilité de l’eau, donc sa disponibilité (Hiernaux et al., 1999; Savadogo, 2007). Le sol est également influencé par le feu notamment par ses effets sur la respiration du sol et la disponibilité des éléments minéraux (Ilstedt et al., 2003; Luo et Zhou, 2006).
Le climat
Les facteurs climatiques telles la pluviosité, la température, l’insolation, les vents sont des paramètres qui influencent la production des plantes et la productivité des écosystèmes (CTFT, 1989; Taiz et Zeiger, 2006). Les variabilités climatiques sont stochastiques et sont spécifiques au site d’étude.
Interactions entre les facteurs de perturbation
Les différents facteurs de perturbation biotiques et abiotiques peuvent agir de façon indépendante ou en synergie sur les écosystèmes (Figure 1). Ces perturbations affectent la structure et le fonctionnement des écosystèmes savanicoles. Le feu et la pâture ont en général un effet synergétique sur la végétation (McNaughton, 1983). Leurs impacts est fonction de la forme biologique et de l’état physiologique des espèces végétales en présence, de la saison, de la fréquence et de l’intensité du feu, de la pression de pâture, du type de sol, de la topographie et des conditions climatiques (Frost et al., 1986; Coughenour, 1991). Les animaux sont attirés sur les espaces brûlés où ils peuvent pâturer les jeunes repousses herbacées et les jeunes feuilles de ligneux induites par le feu. La pâture par son action de prélèvement et de piétinement réduit la quantité de combustible et par conséquent l’intensité et la fréquence du feu. Par le piétinement, la pâture entraine la compaction du sol et peut provoquer la réduction de la productivité de la végétation (Sawadogo, 2009). Les effets des différents facteurs de perturbation sont fortement fonction des communautés végétales qui sont souvent distribuées selon les facteurs édaphiques du milieu (Belsky, 1992). L’ensemble des éléments de perturbations d’origine anthropogénique et facteurs liés au sol sont sous l’influence des variations stochastiques du climat qui peuvent en synergie avec eux jouer un rôle capital dans la structure et le fonctionnement des écosystèmes savanicoles surtout en zone sèche (Sawadogo, 2009).
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I. REVUE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES CONCEPTS FONDAMENTAUX SUR LESQUELS SE BASENT LES DIFFERENTES ETUDES
I. CONCEPTS DE STRUCTURE DE L’ECOSYSTEME
I.1. Notion d’écosystème savanicole
I.2. Diversité biologique ou biodiversité
I.3. Structure des peuplements végétaux
II. CONCEPTS DE FONCTION
II.1. La photosynthèse
II.2. La phytomasse
II.3. Le flux de nutriments
II.4. Recharge hydrique
III. PERTURBATIONS AFFECTANT LA STRUCTURE ET LA FONCTION
III.1. Notion de perturbation écologique
III.2. Quelques perturbations dans les écosystèmes savanicoles
III.2.1. Le feu
III.2.2. La pâture
IV. QUELQUES FACTEURS ABIOTIQUES INFLUENÇANT LA STRUCTURE ET LA FONCTION DES SAVANES
IV.1. Le sol
IV.2. Le climat
IV.3. Interactions entre les facteurs de perturbation
CHAPITRE II. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I. MILIEU PHYSIQUE
I.1. Les forêts classées de Tiogo et de Laba
I.2. Climat
I.3. Relief et sols
I.4. Faune
I.5. Végétation
II. MILIEU HUMAIN
II.1. Population
II.2. Activités
II.2.1. L’agriculture
II.2.2. L’élevage
II.2.3. L’exploitation forestière
II.2.3.1. Les produits ligneux
II.2.3.2. Les produits non ligneux
II.2.3.3. La pêche
DEUXIÈME PARTIE : TRAVAUX DE RECHERCHES MENÉS
CHAPITRE I. VARIATION DE LA RICHESSE FLORISTIQUE ET DE L’INFILTRATION DU SOL EN FONCTION DU GRADIENT DE PATURE AU VOISINAGE DES BERGES DU MOUHOUN
I. INTRODUCTION
II. MATERIELS ET METHODES
II.1. Site expérimental
II.2. Mesure des paramètres structurels et fonctionnels de la végétation
II.2.1. Inventaire de la strate herbacée
II.2.2. Evaluation de la biomasse aérienne herbacée
II.2.3. Inventaire de la strate ligneuse
II.2.4. Evaluation de la régénération ligneuse
II.3. Mesure de l’infiltration de l’eau dans le sol
II.4. Calculs et analyses des données
II.4.1. La strate herbacée
II.4.2. La strate ligneuse adulte
II.4.3. Régénération ligneuse
II.4.4. Le taux d’infiltration
II.4.5. Analyses statistiques
III. RESULTATS
III.1. La strate herbacée
III.2. La strate ligneuse
III.2.1. Richesse spécifique
III.2.2. Structure
III.2.3. Diversité, similarité et abondance des espèces entre les gradients de pâture
III.3. Régénération ligneuse
III.4. Variation du taux d’infiltration en fonction du gradient de pâture
IV. DISCUSSION
IV.1. Structure et fonction de la végétation
IV.2. Gradient de pâture et taux d’infiltration
V. CONCLUSION PARTIELLE
CHAPITRE II. VARIATION SAISONNIERE DE LA TEMPERATURE DES FEUX DE BROUSSE ET INFLUENCE SUR LA RESPIRATION DU SOL, LA BIOMASSE RACINAIRE ET LES PROPRIETES HYDRIQUES DU SOL
I. INTRODUCTION
II. MATERIELS ET METHODES
II.1. Site expérimental
II.2. Mesure des températures du feu et temps de rémanence
II.3. Mesure de l’infiltration
II.4. Mesure in situ de la respiration du sol
II.5. Evaluation de la biomasse racinaire
II.6. Calculs et analyses statistiques des données
II.6.1. Analyses statistiques des données sur les températures des feux et le temps de rémanence
II.6.2. Analyses statistiques des données sur la respiration du sol
II.6.3. Analyses statistiques des données sur la biomasse racinaire
II.6.4. Analyses statistiques des données de l’infiltration du sol
III. RESULTATS
III.1. Températures et temps de rémanence des feux
III.2. Respiration du sol
III.3. Biomasse racinaire
III.4. Infiltration du sol
IV. DISCUSSION
IV.1. Températures des feux et temps de rémanence de la température létale
IV.2. Respiration du sol
IV.3. Biomasse racinaire
IV.4. Infiltration du sol
V. CONCLUSION PARTIELLE
CONCLUSION GENERALE
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