Au début du XIXe siècle, Alexander von Humboldt a jeté les bases d'une grande partie de l'écologie. L'une de ses observations était que le climat devrait aider à prédire quelles plantes vous trouverez dans un endroit et la biodiversité locale. Plus de deux cents ans plus tard, Jorge Antonio Gómez-Díaz et ses collègues ont examiné certains des endroits explorés par Humboldt. Dans leur article, publié dans la revue en libre accès AoB PLANTS, ils soutiennent que alors que Humboldt avait globalement raison, il y a plus de facteurs à considérer.
Alexander von Humboldt était un naturaliste et géologue allemand qui a apporté d'importantes contributions à l'étude des gradients d'altitude à travers ses voyages à travers le Néotropiques. Il a proposé que le climat régule la composition et la diversité des espèces végétales, ce qui a été à la base de nombreuses études. Les écologistes considèrent les gradients d'altitude comme des laboratoires naturels pour étudier les variables environnementales, car ils contiennent de nombreuses variations climatiques dans une petite zone. Mais qu'est-ce qui compte dans l'élévation ? Les botanistes ont proposé de nombreuses hypothèses pour expliquer la richesse en espèces le long des gradients d'altitude, tels que la productivité, les précipitations et la température.
HumboldtSon influence sur la biogéographie est encore forte, notamment pour expliquer la distribution des espèces en raison de sa relation avec le climat dans les gradients d'altitude, mais est-il dépassé ? Depuis son époque, les biologistes ont développé de nouvelles idées, notamment la phylogénétique, qui examine la diversité des espèces et les relations entre elles. De plus, considérer les facettes de la biodiversité au-delà de la richesse spécifique, comme la diversité phylogénétique, peut aider à révéler les processus évolutifs et écologiques déterminant les gradients d'altitude. La disponibilité actuelle d'informations phylogénétiques pour les grands clades de plantes permet d'inclure ces informations pour étudier les modèles de richesse en espèces. Enfin, seules quelques études ont analysé l'impact des perturbations anthropiques sur la biodiversité le long des gradients d'altitude, ce qui est essentiel à considérer dans le contexte actuel du changement climatique et de la crise de la biodiversité.
Gómez-Díaz et ses collègues ont visité Coffre de Perote montagne, un volcan éteint de 4282 mètres d'altitude à Veracruz, au Mexique. L'étude a mis en place huit sites le long d'une ligne droite de 81 kilomètres, le long d'un gradient d'altitude de 30 à 3500 mètres, couvrant six types de végétation et une grande variété de climats, y compris des environnements chauds-secs, tempérés-humides et froids-secs.
Les botanistes ont considéré deux gradients : le gradient altimétrique réel et un gradient de perturbation avec trois habitats soumis à trois niveaux différents d'intensité d'utilisation de la forêt. L'équipe a mis en place cinq placettes de 20 m × 20 m à chaque niveau d'intensité d'utilisation de la forêt et a échantillonné 120 placettes au total. Les auteurs ont obtenu les variables climatiques, la température annuelle moyenne, les précipitations annuelles moyennes et l'évapotranspiration potentielle du MODIS/Terra Évapotranspiration nette 8 jours L4 Global 500 m Version 6.
La diversité des espèces a été estimée en tant que richesse en espèces, et la structure phylogénétique des espèces a été obtenue à partir d'une méga-phylogénie au niveau de l'espèce des plantes à graines. Les auteurs ont calculé la pondération en fonction de l'abondance indice de parenté net (NRI) pour mesurer la structure phylogénétique de chaque parcelle.
Gómez-Díaz et ses collègues ont utilisé une approche de modélisation par équation structurelle pour considérer explicitement les effets directs et indirects de multiples facteurs environnementaux sur la richesse en espèces et le NRI. Ils ont utilisé une trajectoire hypothétique qui tenait compte du climat (température et précipitations), de l'intensité de l'utilisation des forêts, évapotranspiration potentielle (PET), et sa forme quadratique PET2.
L'équipe s'est montée au coup par coup modèles d'équations structurelles (SEM) séparément pour chaque mesure de diversité (richesse en espèces et NRI) et chaque forme de vie végétale. Les modèles ont montré que si le climat et l'intensité de l'utilisation des forêts avaient des effets directs sur la richesse spécifique et l'IRN, l'évapotranspiration potentielle n'avait qu'un effet direct sur la richesse spécifique. Leurs résultats suggèrent que l'impact du climat et de l'intensité d'utilisation des forêts sur la diversité des angiospermes est plus ou moins direct. Parallèlement, l'effet de l'évapotranspiration potentielle sur la richesse spécifique est plus complexe, avec un effet direct et un effet indirect.
Dans l'ensemble, les résultats de Gómez-Díaz et de ses collègues appuient l'hypothèse selon laquelle le climat détermine fortement la richesse en espèces végétales le long des gradients d'altitude. La température a eu la plus forte influence sur la richesse en espèces et la structure phylogénétique, des températures plus élevées étant associées à une richesse en espèces accrue et à un regroupement phylogénétique. Les précipitations et le PET étaient également importants pour la plupart des formes de vie végétales (à l'exception des arbustes et des lianes), et les perturbations anthropiques n'influençaient que les arbres.
Gómez-Díaz et ses collègues concluent :
Alexander von Humboldt a noté que les types d'habitats et le nombre d'espèces variaient de manière prévisible avec les changements de latitude et d'altitude. Dans ses explorations des montagnes tropicales, Humboldt a suggéré que le climat est un facteur crucial dans la détermination de la richesse en espèces végétales le long des gradients d'altitude. Honorer le travail de Humboldt et poursuivre son héritage nécessite davantage de recherches pour comprendre les causes des gradients de diversité altimétrique. Enfin, il est nécessaire d'intégrer la richesse spécifique ainsi que la structure phylogénétique et de « déconstruire » le modèle en examinant les formes de vie pour mieux comprendre les processus qui façonnent la biodiversité le long des gradients d'altitude.
Gómez-Díaz et al. 2022
LIRE L'ARTICLE
Gómez-Díaz, JA, Carvajal-Hernández, CI, Bautista-Bello, AP, Monge-González, ML, Guzmán-Jacob, V., Kreft, H., Krömer, T. et Villalobos, F. (2023) "L'héritage de Humboldt : expliquer l'influence des facteurs environnementaux sur la diversité taxonomique et phylogénétique des angiospermes le long d'un gradient d'altitude néotropical, " AoB PLANTS, 15(1), p. lac056. Disponible à: https://doi.org/10.1093/aobpla/plac056.
