Search

The OCBIL theory comprises a set of hypotheses to comprehend the biota of old, climatically buffered, infertile landscapes (OCBILs). Here, we review evidence from the literature to evaluate the extent to which this theory could apply to the biodiversity hotspot of New Caledonia. We present geological, pedological and climatic evidence suggesting how the island might qualify as an OCBIL. The predictions of OCBIL theory are then reviewed in the context of New Caledonia. There is evidence for a high rate of micro-endemism, accumulation of relict lineages, a high incidence of dioecy, myrmecochory and nutritional specializations in plants. New Caledonian vegetation also exhibits several types of monodominant formations that reveal the importance of disturbances on the island. Fires and tropical storms are likely to be important factors that contribute to the dynamic of New Caledonian ecosystems. Although naturally infertile, there is archaeological evidence that humans developed specific horticultural practices in the ultramafic landscapes of New Caledonia. Further comparisons between New Caledonia and other areas of the world, such as South Africa and Southwest Australia, are desirable, to develop the OCBIL theory into a more robust and generalized, testable framework and to determine the most efficient strategies to preserve their outstanding biodiversity.

International audience; The savanna biome encompasses a variety of vegetation physiognomies that traduce complex dynamical responses of plants to the rainfall gradients leading from tropical forests to hot deserts. Such responses are shaped by interactions between woody and grassy plants that can be either direct, disturbance-mediated or both. There has been increasing evidence that several vegetation physiognomies, sometimes highly contrasted, may durably coexist under similar rainfall conditions suggesting multi-stability or at least not abrupt transitions. These fascinating questions have triggered burgeoning modelling efforts which have, however, not yet delivered an integrated picture liable to furnish sensible predictions of potential vegetation at broad scales. In this paper, we will recall the key ecological processes and resulting vegetation dynamics that models should take into account. We will also present the main modelling options present in the literature and advocate the use of minimalistic models, capturing only the essential processes while retaining sufficient mathematical tractability and restricting themselves to a minimal set of parameters assessable from the overall literature.

Le sous-projet W04 du projet de recherche BIOTA étudie de façon interdisciplinaire la relation entre la fragmentation des habitats et la transformation de la biodiversité dans la zone de transition entre les forêts guinéennes et les savanes soudanaises dans la région du Parc National de la Comoé. La présente étude traite des dimensions géomorphologique et pédologique. Si les observations sur le terrain et les analyses en laboratoire montrent que la répartition des grands ensembles végétaux n’est certainement pas le seul reflet du potentiel de production biologique du système sol, elle montre cependant aussi l’importance des cuirasses latéritiques pour la survivance des îlots forestiers et l’omniprésente influence de l’homme. Pedological and ecological researches in the Comoe National Park (Ivory Coast). The subproject WO4 in the wider research project BIOTA is an interdisciplinary study of the relation between the scattered settlements and the transformation of biodiversity in the transition zone between guinean forests and sudanese savannas. This paper deals with geomorphological and pedological conditions. If observations on the spot and laboratory analyses show that the distribution of the great vegetation areas is surely not the only evidence of the biological production potential of the pedological system, they however also show the importance of lateritical crusts for the permanence of forest blocks and the omnipresent influence of Man.

International audience; Comme bien d'autres populations de savane en Afrique de l'Ouest, les Sèmè du Burkina Faso (appelés Siamou en langue dioula) utilisent le feu pour gérer la brousse depuis des temps immémoriaux. L'introduction de l'arboriculture depuis une cinquantaine d'années a bouleversé les paysages : champs et vergers couvrent désormais près de 90 % du territoire. Nos observations au sol en 2009 et 2010 montrent que les feux continuent d'être utilisés dans cette nouvelle mosaïque paysagère. En début de saison sèche à partir de fin novembre, ils servent à protéger les bâtiments (maisons, écoles), les pistes et les zones de stockage des récoltes et pour créer des pare-feu autour des champs et vergers. On les emploie également souvent comme technique agricole de " nettoyage " de ces mêmes champs et vergers, le matériel végétal retiré lors des sarclages étant ensuite brûlé sur place de décembre à début mai. Bien qu'on défriche peu aujourd'hui, le feu continue d'intervenir dans l'opération. Les quelques fragments de brousse qui subsistent dans ces paysages fortement humanisés sont également brûlés à partir de fin novembre. Seuls quelques galeries forestières et bosquets sacrés échappent presque toujours au feu. Au total, 30 % de la surface environ sont soumis au feu sous une forme ou une autre. Par ailleurs le feu semble intervenir dans des activités rituelles dont certaines ont toujours lieu. Pour les Sèmè, le feu semble ainsi rester un outil de gestion incontournable de leur environnement, qu'il soit naturel ou cultivé, et de leurs représentations.

International audience; Several continuous-time tree-grass competition models have been developed to study conditions of long-lasting coexistence of trees and grass in savanna ecosystems according to environmental parameters such as climate or fire regime. In those models, fire intensity is a fixed parameter while the relationship between woody plant size and fire-sensitivity is not systematically considered. In this paper, we propose a mathematical model for the tree-grass interaction that takes into account both fire intensity and size-dependent sensitivity. The fire intensity is modeled by an increasing function of grass biomass and fire return time is a function of climate. We carry out a qualitative analysis that highlights ecological thresholds that summarize the dynamics of the system. Finally, we develop a non-standard numerical scheme and present some simulations to illustrate our analytical results.

We propose and study a model for tree-grass interactions in the context of savannas which are subjected to fire pressure. Several theoretical models in the literature which have highlighted the impact of fire on tree-grass interactions did not explicitly deal with the indirect feedback of dry grass biomass onto tree dynamics through fire intensity and frequency. The novelty in our work is to consider a fairly generic modeling of fire impact on woody biomass by means of a family of increasing and bounded functions of grass biomass. The characteristic feature of this family of functions is that, it could include several forms: linear as well as non-linear ones (sigmoidal or not). Since the nonlinear shape brings more diverse results than the previous attempts using a linear function, it could be used to show that several vegetation equilibria exist with some of them showing tree-grass coexistence features.We show that the number of equilibria with both grass and trees depends on the choice of the fire impact function. We also established thresholds defining the stability domains of the equilibria and highlighted some bifurcation parameters to provide numerical simulations complying with the theoretical properties of the model.

Summary Aim This study investigates the role of fire and post fire succession in determining the structure and composition of vegetation on ultramafic iron crust soils. Location The study was conducted in the Plaines des Lacs region of southern New Caledonia. Methods A survey was made of eighty-eight sites, recording floristic composition, trunk size-class distributions, regeneration after fire, growth ring counts of Dacrydium araucarioides (Podocarpaceae) and historical information on past fires. Floristic data was ordinated using multidimensional scaling and an index of succession based on structural and historical information. A transition matrix model was developed to predict the effect of fire frequency on vegetation composition. Results The vegetation is undergoing postfire succession from maquis to forest, after about 75 years, and eventually to rainforest. Gymnostoma deplancheanum has a key role as an early colonist that produces shade, the bulk of the litter, and forms nitrogen fixing nodules with Frankia sp. However, the open canopy of Gymnostoma and slow litter decay creates flammable conditions. Though many species resprout from rootstocks, only thirty-nine persist through fires while 114 others colonize at later successional stages, as the litter layer and shade increase. Some early successional species are later excluded but these can persist locally in swamps and on rocky hill tops. Forest and rainforest are less flammable and the matrix model suggests that ignition frequency has a critical role in determining the abundance of maquis or forest. Main conclusions The vegetation mosaic represents a post fire succession from open maquis to forest. Palynological and charcoal records from late Pleistocene sediments suggest that fire has been a major factor determining the development of maquis vegetation since before the arrival of humans. Recently, frequent fires have converted much of the vegetation to maquis, posing a threat to some forest species and largely eliminating rainforest from iron crust soils.

The present study proposes improved multispectral methods for the detection of vegetation fires and smoke plumes that are applied to south-eastern Africa and Madagascar. Data are provided by the AVHRR sensor onboard the NOAA (11 and 14) satellites. Improvements of a multispectral methods address to fire detection difficulties arising from the low saturation level of AVHRR channel 3, from the presence of clouds and from contrasted vegetation and climate conditions. The methods are based on a multi-channel algorithm using AVHRR data, in visible and thermal ranges. Results are checked against other algorithm and ground concurrent data. It is shown that the presented multispectral methods are able to detect vegetation fires and associated smoke plumes with an improved accuracy. The results evidence clearly the seasonal character of biomass burning. Two maxima are characterized in the reference zone: one in September in Mozambique and the other in October in Eastern Madagascar. We note that fire intensity maxi...

Currently loss and transformation of habitats are the main threats which cause the decrease of biological diversity. In Madagascar, 90% of plants species are endemic of the island and most of the plant formations types are at present strongly degraded or replaced by secondary formations resulting from human activities. Tapia woodland, dominated by the endemic tree Uapaca bojeri, is a sclerophyllous vegetation type limited in the Malagasy highlands. This vegetation type, adapted and resistant to the natural fire regime, is very fragmented today, covering a surface equivalent to 132 255ha on the island. In order to increase the protection of tapia woodland, a new protected area was established on Ibity massif. The current state of the woody vegetation is the result of the interaction of some factors as soil type, climate, human traditional practices and fire. Although fire is one of the phenomena that determine the dynamics of this vegetation, the current fire regime is also one of the main causes of degradation. The objective of this thesis is to study the role of fire on the demographic cycle and on some main processes for installation and recruitment. Thus, germination, plant phenology and seedlings resistance after burnt were studied. This research shows that the current problem of tapia woodland are 1) the reduction of flowering and fruiting by high fire frequencies; 2) the reduction of germination percent after seed exposure with high temperatures, and 3) high seedlings mortality after burnt, in particular when the quantity of fuel is raised. Installation and recruitment of woody species are limited by fire, which has a negative effect on natural regeneration. Fire management around the protected area is thus necessary for its conservation, Aujourd'hui la perte et la transformation des habitats sont les principales menaces qui causent la diminution de la diversité biologique. A Madagascar, 90% des espèces végétales sont endémiques de l’île et la plupart des formations végétales sont actuellement fortement dégradées ou remplacées par des formations secondaires résultant des activités humaines. Le bois de tapia, dominé par l’espèce endémique de Madagascar Uapaca bojeri, est une formation végétale sclérophylle limitée aux Hautes Terres de l’île. Cette formation, adaptée et résistante au régime de feu naturel de la région, est aujourd'hui fragmentée, couvrant une surface équivalente à 132 255 ha au total. Afin d’augmenter la protection du bois de tapia, une nouvelle aire protégée (NAP) a été établie sur le Massif d’Ibity. L’état actuel de la végétation de bois de tapia est le résultat de l’interaction de facteurs comme le type de sol, le climat, les pratiques humaines traditionnelles et le feu. Bien que le feu soit un des phénomènes qui fasse partie de la dynamique de cette végétation, le régime de feu actuel est également une des causes de sa dégradation. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier le rôle du feu sur le cycle démographique et certains processus importants pour l’installation et le recrutement. Ainsi, la germination, la phénologie et la résistance des plantules au feu ont été étudiées. Cette recherche montre que le problème actuel du bois de tapia est 1) la réduction de la floraison et de la fructification par les fréquences de feu élevées ; 2) la réduction du pourcentage de germination après l’exposition des graines à de hautes températures, et 3) la mortalité élevée des plantules après le passage d’un feu, en particulier quand la quantité de combustible est élevée. Ainsi l’installation et le recrutement des espèces ligneuses sont limités par le feu, qui a un effet négatif sur la régénération naturelle. La gestion du feu autour de l’aire protégée est ainsi nécessaire pour sa conservation

Although grazing livestock may have direct negative effects on woody species through herbivory and trampling, (heavy-)grazing is often associated with woody plant encroachment. Two main mechanisms can explain the positive effects of grazers on woody cover: (1) Grazers reduce the interspecific competition with trees and may reduce fuel load, and (2) gut passage through livestock increases seedling establishment by scarification (increased germination) and fertilization by dung (higher survival and growth of seedlings). We tested the effects of fire, grass, cattle ingestion (transit) and dung on germination, seedling height and survival as well as on recruitment of Acacia sieberiana in a sub-humid grassland of South Africa. About 8,000 seeds were planted in the field in a randomized block design. The removal of grass by grazing and/or fire had the most important effect on Acacia recruitment in savanna. Our findings highlight the hierarchy of the main factors affecting Acacia recruitment, which provides new insights to the understanding of woody plant encroachment.

International audience; A new dataset of emissions of trace gases and particles resulting from biomass burning has been developed for the historical and the recent period (1900–2005). The purpose of this work is to provide a consistent gridded emissions dataset of atmospheric chemical species from 1900 to 2005 for chemistry-climate simulations. The inventory is built in two steps. First, fire emissions are estimated for the recent period (1997–2005) using satellite products (GBA2000 burnt areas and ATSR fire hotspots); the temporal and spatial distribution of the CO2 emissions for the 1997–2005 period is estimated through a calibration of ATSR fire hotspots. The historical inventory, covering the 1900–2000 period on a decadal basis, is derived from the historical reconstruction of burned areas from Mouillot and Field (2005). The historical emissions estimates are forced, for each main ecosystem, to agree with the recent inventory estimates, ensuring consistency between past and recent emissions. The methodology used for estimating the fire emissions is discussed, together with the time evolution of biomass burning emissions during the 20th century, first at the global scale and then for specific regions. The results are compared with the distributions provided by other inventories and results of inverse modeling studies.

International audience; The West African savannas are subject to changes in fire regimes related to land use intensification, which may infer significant biological modifications. We investigated the efficiency of MODIS fire products to account for the variability of fire regimes in relation to changes in land cover and savanna vegetation. The specificity and complementarities of both MODIS active fire (MOD14A2 and MYD14A2) and burnt area (MCD45A1) products were assessed in order to characterize fire regimes and to relate them with land cover. In addition the distribution of plant species among landscape units characterised by specific fire regimes was assessed. The calculation of the mutual information made it possible to set apart species more frequent in landscapes little or not at all subject to fire and species more frequent in burnt areas. The first group is the expression of the nature of the unburnt land-cover units, made up mainly of the agricultural areas dominated by fields and fallows. It consists of more potential threats (weeds, encroachers, invasive species etc.) than the second group, which is more typical of sudanian savannas, where fire provides the long-term stability needed to preserve the ecosystem.

International audience

Communication présentée à la "Journée scientifique en hommage au Professeur Maxime Lamotte", Paris MNHN 16 mai 2008. Texte dans les actes à paraitre dans le Bulletin de la Société Zoologique de France.; International audience; The research conducted in Lamto savannah under Maxime Lamotte direction, particularly in the International Biological Program (1968-1978), aimed at working out the energetic balance of savannah. It adopted a then pioneering systemic approach involving standard quantitative methods. The evaluation of primary production was central in such a task. The basis of the method was to follow up different kinds of phytomasses. Plants species and organs were sorted out according to their alive or dead condition and also to functional typologies of their phenological cycles. The collaboration with zoologists who were studying the consumers and decomposers of phytomass focused attention on the seasonal distribution of production. In the late 1960s and early 1970s, Lamto was one of the pioneering project where primary production estimates were founded not only on above-ground biomass changes, but also on estimates of below-ground production. Furthermore the methods of above grounds estimates were improved in order to take full account of organ losses and turnover of plant material. For instance additional studies of the clonal growth of grass species were developed. Such accurate estimates of the primary production set the ecological surveys of the vegetation at Lamto at the onset of the modern functional plant ecology. The Lamto project was one of the first able to demonstrate that the primary production of the savannah was higher than expected. Most of the production comes from grass species and especially from their underground parts. Analyses of vertical and horizontal structure of vegetation were also undertaken from the beginning to assess another type of variability. It led to explain how availability of plant material affects animal composition in the ecosystem. The results also contributed to explain how and why vegetation changes on the climatic gradient in West-Africa. Further work, mostly modelling, would go on with associating structure, function, and dynamics. Despite the fact that Maxime Lamotte was an early pioneer of quantitative work, his vision of ecosystem was however a deeply naturalist one, that also considered the long-term time and its evolutionary aspects. Therefore he encouraged various work, from inventories of fauna and flora to landscape's dynamics studies involving the “écocomplexe” concept. He also encouraged studies in physical and human geography. Studies on interaction between the different biocenosis of savannah-forest mosaic were thus performed. They particularly contributed to forge the perception, now well accepted, of fire as a “natural” disturbance and to elucidate the colonization dynamics of savannah by forest. Thus the imposed frame of quantifying the energy budget of savannah, which could be felt as limiting, did not in fact prevent the use of various methods and concept in plant ecology work in Lamto; it yielded a wealth of novel results.

International audience; Dans un texte publié il y a déjà plus de dix ans, Michel Cartry, un éminent africaniste sollicité par des spécialistes de l’Antiquité pour faire une présentation synthétique de la question des bois sacrés en Afrique, faisait le constat désabusé de l’absence de tout travail ethnologique de synthèse sur ce thème, non seulement à l’échelle de tout le continent, maismême plus modestement à celle d’une aire culturelle ou d’un grand ensemble régional. Plus de dix ans après, à l’exception dudit texte, le même constat s’impose. Et il est particulièrement significatif que cette fois encore le diagnostic soit produit à l’occasion d’une réunion de compétences suscitées par des spécialistes d’autres régions du monde. Pourtant, comme le faisait déjà observer Michel Cartry, les matériaux ne manquent pas. Certes, ils sont pour l’essentiel disséminés à travers d’innombrables études à orientation principalement monographique, mais il en faut en général plus, fort heureusement, pour décourager tout effort de synthèse dans bien d’autres domaines thématiques. Pourquoi la question des bois sacrés ferait-elle ainsi exception ?

L'étude a porté sur les effets de divers types de feux sur les principaux milieux végétaux du Ranch de Gibier de Nazinga au Burkina Faso ainsi que les perceptions du milieu et les pratiques de feux des populations riveraines. L'objectif a été de suivre l'évolution de la végétation ligneuse et herbacée après le feu et en déduire l'usage qu'on peut faire du feu comme outil de gestion du milieu ; et de mettre en évidence les connaissances locales et les pratiques de feu des populations locales en vue de concilier les objectifs de production et de conservation du Ranch. Les effets des feux sur la végétation ont été étudiés à partir de parcelles installées dans trois milieux végétaux différents et soumises à trois types de feu. Les perceptions du milieu par les populations riveraines et les pratiques de feux dans la zone ont été faites à l'aide d'enquêtes et d'observations participantes. Le comportement alimentaire des herbivores sauvages induit par les feux contrôlés a été fait à partir d'observations directes dans les milieux brûlés et d'enquêtes auprès des acteurs. L'étude a permis de montrer que les effets du feu sur la végétation du Ranch de Gibier de Nazinga diffèrent selon le type de feu, le type de végétation, les espèces végétales et les conditions climatiques. Elle a mis en évidence des modifications due à l'influence du feu sur la composition floristique, la richesse floristique, la production de repousses et l'évolution de la végétation. L'étude a montré que les populations riveraines du Ranch ont des pratiques socioculturelles liées au feu. L'utilisation raisonnée du feu en savane permet d'en faire un outil de gestion sans une dégradation du milieu.

Deux études paléo-environnementales concernant la fin de la période quaternaire, pendant laquelle s'est établie l'occupation humaine de la région, sont présentées ici. L'analyse des pollens et du charbon indique que le peuplement humain d'un petit marais côtier, le lac Saint-Louis, débuta aux alentours de 3000 BP, alors qu'il débuta il y a 2500 ans environ dans un grand marais de l'intérieur près de Plum. Dans les deux cas, un paysage forestier fut rapidement converti en paysage clairsemé. Les accumulations importantes de charbon entre 16000 et 12000 BP et à Saint-Louis avant 3000 BP indique que la progressive déforestation ces derniers millénaires est due à un accroissement radical des feux de brousse. (D'après résumé d'auteur)

Tropical forest can be described as a mosaic of juxtaposed eco-units corresponding to different stages of regeneration after treefalls. However, these small-scale regeneration mechanisms alone cannot account for the different patterns of species distribution, plant communities and population structures found in this habitat. The presence of charcoal layers in the soil and the study of sediments along streams suggest that large-scale forest fires deeply affected the tropical forest vegetation, even in high rainfall areas such as French Guiana. Many atypical plant distribution and population structure patterns, in relation to what would be expected from present-time regeneration processes, can be explained by these large-scale events which happened during the last few thousand years. (Résumé d'auteur)

Sur deux types de sols du Mali, et dans des conditions de protection et de non protection contre le pâturage, une expérimentation factorielle a été mise en place testant trois pratiques de feu : un feu précoce, un feu tardif et une protection contre le feu. Après trois et quatre années, quel que soit le sol, les principaux indicateurs chimiques du sol ne sont pas modifiés. Les pratiques de feu précoce ou l'absence de feu impliquent une augmentation du carbone dans la fraction grossière du sol (20-2000 micromètres). Le feu, qu'il soit précoce ou tardif, modifie les états de surface et sensibilise le sol à la dégradation et à l'érosion. Concernant la dynamique des adventices après abandon cultural, la protection contre le feu et contre le parcours des animaux maintiennent après trois ou quatre ans de jachère un recouvrement en adventices important, les feux tardifs ou précoces accélèrent la disparition des adventices dans le cortège floristique des jachères. (Résumé d'auteur)

Une expérimentation factorielle a été mise en place sur deux types de sols du Mali, dans des conditions de protection et non protection contre le pâturage, afin de tester trois pratiques de feu : un feu précoce, un feu tardif et une absence de feu. Après trois et quatre années, quel que soit le sol, les principaux indicateurs chimiques ne sont pas modifiés. Les pratiques de feu précoce ou d'absence de feu modifient la dynamique de la matière organique avec une augmentation des quantités de carbone dans la fraction granulométrique grossière (20 à 2000 micromètres). Le feu, qu'il soit précoce ou tardif, modifie les états de surface et sensibilise le sol à la dégradation et à l'érosion. La biomasse herbacée et le couvert végétal constituent de bons indicateurs pour expliquer les effets des différentes pratiques du feu. (Résumé d'auteur)

Jusqu'en 1970, la mutation des modes d'occupation de l'espace dans les savanes de l'Ouest du Burkina Faso s'est traduite, entre autres, par une extension importante du parc à karité. Dans un deuxième temps certains terroirs voient leurs jachères longues disparaître au profit de jachères plus courtes (moins de 15 ans), comportant, outre les arbres adultes, une strate unique d'herbacées annuelles très inflammables. La question se pose de la contribution de ces jachères à la production de fruits de karité, tant par rapport aux champs qu'en regard de différents modes de gestion de ces jachères (en particulier les dates de feu). Une enquête agronomique, par caractérisation et suivi de peuplements et de leur environnement, a été réalisée en 1995 et 1996, deux années climatiquement contrastées. Dix parcelles de karités adultes de la plaine du Mouhoun (région de Bondoukui) ont été suivis. Les résultats obtenus confirment l'importance de l'année climatique et montrent qu'il n'y a pas d'effet sensible de l'âge des peuplements au dessus de 50 ans. D'autre part la production des champs et des jachères de moins de 10 ans est identique, mais ces dernières comportent des contraintes pour le ramassage (serpents) ainsi qu'un risque de production nulle en cas de feu tardif. Parmi plusieurs modes de maîtrise du feu testés ou observés, seuls le feu préventif précoce et le pâturage intensif de saison des pluies sont à même d'annuler ce risque. (Résumé d'auteur)