L’écotone taïga / toundra :

Introduction

L’empire holarctique, aussi fascinant qu’il soit, connu du grand publique sous son autre qualificatif « boréal » mais surtout par les aurores portant ce dernier qualificatif, pour les plus curieux, les termes taïga et toundra ramènent à de vastes plaines et forêts froides du Nord du globe. Des termes cours, cachant une grande complexité, mais aussi une certaine fragilité.

Le titre du sujet est assez représentatif des objectifs que celui-ci propose, principalement comprendre la taïga et la toundra, leurs écotones, mais aussi les facteurs qui les définissent comme le climat qui les entoure, leurs flores et leurs faunes. Afin de répondre à ces attentes, une synthèse de documents est donc nécessaire, ces derniers sont des extraits d’œuvre scientifiques mais aussi des extraits de bases de données. Pour les présenter, il faut naturellement commencer par le premier document du corpus s’intitulant « Les milieux naturels du globe » de J. Demangeot, décrivant le climat boréal, sa complexité et sa biocénose ; par la suite vient l’extrait de l’œuvre de P. Duchauffour s’intitulant « Précis de pédologie » parlant des sols podzoliques et leurs caractéristiques ; en troisième il y a « Biogéographie » de H.Elhai qui présente les différents types de toundra, et leurs particularités ; aussi présent dans le corpus l’extrait de l’œuvre de A.Lacoste et R.Salanon ayant comme titre « Éléments de biogéographie » décrivant (en complémentarité étroite avec le précédant document) la toundra et ses caractéristiques en grande partie et la taïga ; ensuite vient l’extrait de l’œuvre de Joseph Holden : « An introduction to Physical Geography and the Environment » présentant clairement la taïga et la toundra, et les risques qui pèsent sur elles ; puis l’extrait de « Geosystems » de Robert W.Christopherson qui contrastera avec les autres documents en parlant des forêts humides tropicales, leurs exigences et complexités en s’appuyant sur une carte des sols du monde et un tableau des grands biomes de la biosphère ; pour finir, l’extrait de la base de données mise au point par Ranson K.J, P.M Montesan, et R. Nelson ayant pour titre « Tree canopy cover for the circumpolar Taïga Tundra Ecotone : 2000-2005 » parlant du « circumpolar TTE » (Ecotone circumpolaire de la Taïga et la Toundra).

Les précédents documents cités renseignent efficacement sur la toundra, la taïga et l’écotone de celles-ci, ce dernier attise la curiosité étant donné la complexité de sa relation aux deux milieux le définissant et amène à se questionner sur les différences entre la taïga et la toundra mais aussi leurs points communs. Qu’est-ce qui différencie la taïga de la toundra ? L’écotone en est-il en quelques sortes le point d’entente de ces deux milieux ?

Pour répondre à cette problématique une synthèse de documents en quatre parties distinctes sera nécessaire, la première parlera du climat boréal et de sa complexité, la seconde sera axée sur la taïga, la troisième sur la toundra et enfin la quatrième analysera l’écotone de la taïga et la toundra, après tout cela viendra la conclusion.

I) Le climat boréal

Quelle définition peu-t-on donner au climat boréal ? De quelle nature sont les conditions climatiques et de vie qu’il propose ? Est -l favorable à la vie et dans quelle mesure ?

A) Un climat difficile à définir

Le climat boréal selon Demangeot est un climat difficile à définir, ce dernier est partagé entre la notion de tempéré frais et de tempéré froid (Demangeot. J, 2009). H.Elhai est plus catégorique et qualifie directement le climat boréal de climat froid, décrivant ses hivers redoutables et sombres, sa nuit continue (dépassant les 24 heures) au cercle polaire, sa courte saison estivale mais encore sa dynamique avec des passages cycloniques en été et son air polaire en hiver (H.Elhai, 1968). Pour Demangeot il est judicieux de trouver un juste milieu, il a donc décidé de qualifier le climat boréal de « climat zonal tempéré de latitude élevé ».

B) Caractérisitques climatiques de l’empire holarctique

Les critères généraux pour ce climat ne diffèrent que peu d’un expert à l’autre, les avis de Demangeot et Elhai (ce dernier étant moins précis dans ses propos) se rejoignent. Ils disent donc que ce climat répond à environ quatre mois avec une température moyenne supérieure à 10°C, environ six mois à moins de 0°C avec des températures minimales atteignant parfois les -50°C, la durée d’enneigement annuelle varie en 160 et 210 jours, les précipitations y sont faibles en moyenne et sont souvent sous forme de neige (Demangeot. J, 2009 ; H.Elhai, 1968). Pour Demangeot, il existe trois variétés de climat boréal tempéré : variété océanique de haute latitude (température « t » plus froide : -8,7°C ; t plus chaude : 13,5°C ; Précipitations « Pr » par an : 1346 mm ; localisation : Alaska) ; variété continentale (inertie thermique océanique quasi inexistante donc : grande amplitude thermique, plus faibles précipitations, moyennement neigeux ; localisation : Russie du Nord) ; variété hyper-continentale (amplitude thermique : 61°C ; Pr : 213 mm ; records de froid : -71°C ; inversions thermiques en hiver supérieures à 15°C ; tempêtes violentes ; localisation : Sibérie) (Demangeot.J, 2009).

C) Des conditions peu favorables à la vie

En plus des conditions citées précédemment, le climat boréal couvre une flore peu diversifiée représentée que par environ 500 à 2000 espèces selon la localisation (Demangeot. J, 2009). Un contraste fort avec la grande biodiversité décrite par Robert W. Christopherson, cette dernière étant telle que l’on doit parfois parcourir quelques kilomètres entre deux individus d’une même espèce (Christopherson R.W, 2012). Cette faible biodiversité s’explique aussi par de « jeunes » sols pauvres et à faible activité à cause des étés courts, l’inachèvement de l’humus acidifie le sol, ce dernier prenant le qualificatif de podzolique. Notons que les particularités du climat boréal ont instauré un endémisme chez certaines espèces végétales et mais surtout animales. Les aires de distribution dans le milieu boréal, sont souvent disjointes, vicariantes, mais encore endémiques.

On peut le définir avec difficulté comme une climat zonal tempéré de latitude élevée, dans sa généralité il offre des conditions à la limite du défavorable à la vie (podzols, été courts, dégel court, tempêtes, vents violents continus…) qui n’autorisent qu’une faible biodiversité cette dernière rigoureusement adaptée à son environnement. Mais comment cette dernière est-elle adaptée ? Il faut donc pour comprendre cela aller à une échelle plus fine que le climat, celle du biome.

II) La taïga

La biocénose boréale est à une échelle géologique assez récente, la zone boréale auparavant recouverte de glaciers (J. Demangeot, 2009), ceci explique la vicariance des espèces eurasiatiques et nord-américaines (Lacoste & Salanon, 2005). Ces conifères à aiguilles persistantes (Holden.J, 2009) se répartissent sur une large bande circumpolaire et forment une quasi complète forêt boréale (Ranson K.J, P.M Montesan, R. Nelson ; 2014) qui se nomme taïga.

A) Le plus grand biome terrestre

Décrite comme le plus grand biome terrestre couvrant Eurasie et Amérique du Nord (Holden. J, 2017), la taïga que l’on localise généralement à la limite méridionale (Lacoste & Salanon, 2005) n’offre pas un climat hospitalier. Des hivers froids (-54°C à -1°C), des été peu chauds (-1°C à 21°C), une période de dégel variant entre 50 et 100 jours, des faibles à moyennes précipitations annuelles entre 350 et 800 millimètres (Holden. J, 2017). A cela viennent s’ajouter un sous-bois pauvre et mal éclairé peuplé de chaméphytes, de mousses, de champignons et de lichens ; la taïga est densément prédominée par des résineux (Picea excelsa, Pinus silvestris, Abies sibirica : occident ; Larix sibirica : orient ; Picea canadendendis, Pinus banksiana : Nord Amérique. Lacoste & Salanon, 2005) et comprend aussi quelques feuillus très résistants (aulne, bouleau, peuplier, saule, tremble), cette densité alliée au climat boréal met en place une litière dix fois plus abondante que dans les forêts tropicales, mais n’offrant un guère bon sol (Demangeot. J, 2009).

B) Les podzols

Selon Duchaufour les sols dans la zone circumboréale nommés podzols sontacides à cause de l’inachèvement de l’humus. Il décrit les podzols comme ayant profil ABC, c’est-à-dire trois grands horizons. Selon lui, l’horizon A est riche en humus et en matière organique (non décomposée), et a un pH entre 3,5 et 4,5 ; le B contient beaucoup d ’humus colloïdal, des minéraux amorphes, des micro-agrégats mais surtout une grande quantité d’hydrate de fer et d’aluminium, ces éléments insolubilisent les composés humiques. Ces deux horizons ont une CEC (Capacité d’Echange Cationique) assez élevée ; l’horizon C incarne la roche mère, étant déterminante pour le sol par ses caractéristiques : pH, teneur en minéraux altérables, en argiles, aération, et perméabilité (Duchaufour. P, 1965). Pour résumer il dira que le podzol est un climax climatique, typique de la zone boréale (rare dans les autres régions du monde).

C) Les risques pesant sur la taïga

Malgré la robustesse de cet écosystème, il en résulte une subtile fragilité. Ayant une régénération très lente, il est sujet depuis peu à un fléau sans précédent, l’homme. Les activités anthropiques comme la coupe intense de bois sont, l’exploitation pétrolière et l’extraction de gaz, amènent au réchauffement climatique qui ce dernier à une forte incidence sur le la taïga et modifie son fonctionnement interne. Une des conséquences peut-être la migration des espèces caducifoliées dans la taïga à cause de l’allongement des périodes de dégel.

La taïga est donc un biome que l’on localise généralement à la limite méridionale, ses conditions sont dignes du climat boréal : difficiles. Sa flore est assez monotone, peuplée de conifères, de caducifoliées résistantes, de lichens, mousses et chaméphytes. La somme du facteur climatique et floristique engendre un sol de type podzolique de piètre qualité offrant peu de possibilités. Mais en est-il de même si l’on monte un peu plus vers le Nord ?

III) La toundra

Tirant ses origines de « tunturia », qui veut dire « plaine sans arbres » (Holden. J, 2017 la toundra est localisée entre 55/70° (selon la région) et 80° (Pôle Nord) pour le Nord, et sur l’Antarctique et quelques îles pour le Sud (Lacoste & Salanon, 2005).

A) Deux types de toundras :

La toundra est le biome le plus froid avec une température hivernale moyenne de -34°C et une température estivale moyenne variant de 3 à 12°C, les précipitations annuelles ne dépassent pas 250 mm par an (Holden. J, 2017). Holden désigne deux types de toundra, la toundra arctique et la toundra alpine. La toundra arctique entoure le pôle Nord et s’étend jusqu’à la taïga, sa saison de croissance est très faible (50 à 60 jours), et la toundra alpine bénéficie d’une saison de croissance plu grande qui avoisine les 180 jours, menant à une biodiversité un peu plus riche (Holden. J, 2017). Pour parler un peu de biodiversité, Holden. J mentionne environ 1700 espèces de plantes dans les toundras, ces plantes sont réparties de manière très proche, pour justement se protéger contre le froid et le vent, notons que la neige est une protection thermique pour les graines et plantes en état de dormance en hiver.

B) Une physionomie particulière

Généralement composée de cryptogames, d’herbacées, de chaméphytes nains, d’arbustes (au Sud), et dépourvue d’arbres, la toundra est un milieu peu propice (Lacoste & Salanon, 2005). Son permafrost et ses faibles précipitations ne permettent pas un prélèvement suffisant de solution dans le sol, son manque de chaleur en été due à sa haute latitude gêne la période végétative mais surtout le rythme photopériodique. Sa pauvreté en espèces végétales (peu d’espèces peuvent prélever de l’eau glacée et tirer parti d’une courte période d’assimilation chlorophyllienne) lui donne une physionomie en mosaïque, cette dernière due à des conditions stationnaire réparties dans plusieurs parties de la toundra, elle est influencée au niveau frontalier par les autres climats et donne donc une hétérogénéité de composition à ses frontières (Lacoste et Salanon, 2005).

C) Migrations faunistiques

Lorsque l’hiver approche, la migration vers des milieux plus hospitaliers va de soi pour la faune de la toundra. Cette dernière migre vers le Sud (car hibernation impossible : permafrost) ou s’adapte (nourriture marine, nourriture végétale de substitution) chaque hiver (réduction de la biomasse végétale) afin de trouver de quoi se nourrir. La faune y est pauvre, et comprend des mammifères à fourrure épaisse (Ours blanc…), à forte couches adipeuses sous-cutanées (Phoque…) ; grands herbivores (Caribous…) et rongeurs (Lièvre arctique…) qui migrent vers le Sud ; carnivores (Renards, Ours…) qui deviennent herbivores ou chasses des Pinnipèdes ; oiseaux de mer (Pingouins…) et Pinnipèdes (Morses…) qui se nourrissent d’éléments marins : poissons… (Lacoste et Salanon, 2005). Notons qu’il est fréquent de trouver des aires de distribution d’espèces endémiques dans les toundras et les taïgas.

La toundra est donc un biome que l’on localise à la limite Nord des taïgas, mais aussi sur des îles à l’extrême Sud du globe, sans oublier les côtes de l’Antarctique. Ce milieu est ultra sélectif en raison des conditions inhospitalières qu’il offre aux êtres vivants (sa biodiversité est moindre comparé aux autres grands biomes terrestres), seuls les plus adaptés pour survivre au grand froid, au vent, à faible diversité alimentaire, aux étés courts (…) peuvent y survivre. Il faut souligner que la physionomie de la toundra est assez particulière, dans la généralité il s’agit d’une mosaïque de végétation, qui est due aux conditions stationnaires et légèrement changeantes d’un endroit à l’autre faisant varier la disposition des espèces végétales. Cette variance est expliquée par la latitude, ou encore la topographie du milieu, selon ces derniers facteurs externes, on peut se demander de quelle manière s’établit la transition entre la taïga et la toundra.

IV) L’écotone taïga / toundra

La zone de transition fonctionnelle taïga/toundra, ou plus précisément l’écotone, est-il un hybride de ces deux biomes ? Il se trouve que oui, d’un point de vue physionomique, mais aussi floristique.

A) Un paysage mêlant deux biomes

L’écotone taïga/toundra (ou ETT) est la zone de transition de la végétation la plus longue de la planète, s’étendant sur 13400 kilomètres (Ranson K. J & Co, 2014), il relie le monde de la forêt boréale à celui de la steppe herbacée, et ce formant un gigantesque anneau contigu circulaire qui ceinture complètement l’Arctique entre 50° et 80° de latitude Nord comme précédemment dit. Comme le montre l’image ci-dessous, il passe progressivement en quelques kilomètres de la forêt arborée à une végétation buissonnante et herbacée.

B) Une limite floue entre la taïga et la toundra

Comme précédemment dit, la limite de différenciation entre la taïga et la toundra est plus ou moins floue, il est difficile de déterminer à l’œil nu quel point de l’écotone appartient à la toundra ou la taïga. Pour répondre à cette question il faut s’intéresser aux travaux de Ranson K.J, P.M. Montesan, et R. Nelson (2014) sur l’ETT ou TTE (Toundra Taïga Ecotone). En effet leurs travaux ont pour but d'identifier des zones de faible couvert forestier, révélatrices du passage de la forêt à la toundra, et différenciant l'écotone circumpolaire de la taïga/toundra pour la période 2000-2005 grâce à un système MODIS très efficace. Pour résumer, ils ont décidé de définir deux écotones différents s’appuyant sur un paramètre, le pourcentage de couvert forestier. Le premier écotone est défini comme la zone ayant entre 5% et 20% de couvert forestier et le second écotone est définit comme la zone ayant une couverture moyenne de 5% et un écart type de 5%. Malgré de faibles données topographiques, grâce à leurs travaux on peut délimiter les zones où la végétation se raréfie et donc en déduire avec du bon sens la topographie du site. Ces cartes montrent que la limite entre les deux biomes est assez difficile à cerner, car beaucoup d’autres paramètres entrent en compte comme par exemple la topographie selon Elhai. Ce dernier dit que les vallées qui peuvent abriter les espèces du vent engendrent une compensation édaphique vis-à-vis des conditions climatiques difficiles (Elhai, 1968).

On peut donc dire que l’ETT (Ecotone Taïga Toundra), est une zone mêlant la physionomie de ces deux biomes, le déterminer est une tâche ardue en raison de la complexité au niveau physionomique, topographique, climatique, édaphique, et pédologique. Pour réussir à définir l’écotone il faut donc utiliser des moyens des moyens très avancés comme le système MODIS intégré à un satellite, qui pourra déterminer grâce à son spectroradiomètre imageur à résolution moyenne la répartition du couvert forestier entre la taïga et la toundra et donc en définir l’écotone. Ce dernier passant progressivement d’une strate arborée à une strate herbacée.

CONCLUSION

Pour conclure nous résumerons cette synthèse en disant que le climat boréal, a une incidence majeure sur la taïga (forêt boréale), la toundra (steppes) d’un point de vue énergétique, thermique et hydrique. Ces trois facteurs sont déterminants dans la mesure où ils détermineront dans un premier temps la croissance des espèces végétales (mais aussi leur survie), et dans un second temps la quantité de réserves de nourriture pour la faune locale. Ce climat boréal d’un point de vue scientifique est difficile à définir, il varie selon sa localisation, sa latitude et sa proximité de l’océan ; les scientifiques sont dubitatifs pour ce qui est de lui trouver un qualificatif correct, il a donc été décidé de l’appeler « climat zonal tempéré de latitude élevée ». Ce climat n’autorise qu’une infime partie du vivant à subsister, et ceci grâce à leurs capacités d’adaptation aux conditions rigoureuses du climat boréal. Comme par exemple les podzols, peu d’espèces peuvent s’y implantés étant donné le caractère pauvre (acide, ferrugineux, peu de bases), lessivé ou gelé (permafrost), inactif (activité de la faune épigée et endogée quasiment nulle au cours de l’année), et jeune (horizons peu développés).

Afin de répondre à la première problématique, il faut souligner les aspects de la toundra et la taïga, ces deux biomes frontaliers divergent d’un point de vue physionomique, floristique, pédologique, énergétique, climatique et latitudinal. Tout d’abord il faut comparer l’aspect physionomique auquel viendra s’ajouter la dimension floristique en raison de leur lien étroit. La taïga est dans la généralité prédominée par des résineux (pinacées…), elle comprend aussi quelques rares espèces caducifoliées très résistantes, mais aussi si des conditions l’autorisent de cryptogames, et chaméphytes. Dans les mêmes mesures, la toundra elle est bien plus pauvre, avec une physionomie ne dépassant quasiment jamais la strate arbustive, elle est peuplée de cryptogames, mais surtout dominée par les herbacées et les arbustes. D’un point de vue pédologique, la toundra a un sol de nature podzolique, ce dernier est l’un des sols les plus pauvres du monde, et paradoxalement un des sols avec la plus volumineuse litière aussi. La taïga elle a un « sol » qui selon beaucoup de scientifique ne mérite même pas de porter ce nom, en raison de ses caractéristiques pauvres et quasi inexistantes, il faut préciser que le permafrost de la toundra ne connait pas de période de faiblesse (dans la généralité, ceci va peut-être bientôt changer avec le réchauffement global) et donc n’autorise guère l’hibernation des espèces, ces dernières contraintes de migrer vers à de plus basses latitudes ou encore de s’adapter en changeant leur régime alimentaire. Les points de vue énergétique, climatique, et latitudinal sont étroitement liés et représentent l’essence même des conditions de l’empire holarctique. A l’échelle du biome, on pourra dire que la taïga propose des conditions difficiles mais malgré tout plus favorables que la toundra. Une période de dégel plus longue, un apport énergétique annuel plus fort, un cumulé annuel de précipitations plus important. Naturellement on pourrait expliquer la supériorité générale de la taïga en termes de conditions de vie par les migrations annuelles hivernales de la faune des steppes vers la forêt boréale. Les toundras sont divisées en deux catégories, la toundra arctique et la toundra alpine, pour faire court, la toundra arctique est impactée par l’inertie thermique de l’océan et a donc une amplitude thermique bien plus faible que la toundra alpine qui bénéficie d’un aspect continental du climat boréal.

Pour répondre à la seconde problématique, il faut souligner que l’écotone de la toundra/taïga (ETT) n’est pas un « point d’entente » car il n’y a pas de concurrence réelle des deux milieux, ces derniers subissent les conditions imposées par leurs latitudes respectives. Il faut donc requalifier (dans cette synthèse) l’ETT de zone de transition entre les deux biomes. Cette zone de transition a toute son importance dans la mesure il est naturellement inconcevable d’avoir une limite nette entre deux biomes, l’ETT marque un passage progressif de la strate arborée à la strate arbustive/herbacée. L’ETT réunit sûrement les caractéristiques physionomiques, floristiques, et hypothétiquement (car non renseigné) les caractéristiques pédologiques, et climatiques de la toundra et de la taïga. L’ETT est déterminé scientifiquement de nos jours par le système MODIS, ce dernier le définissant comme la zone entre les deux biomes ayant entre 5 et 20% de couvert forestier.

Enfin nous finirons en disant que le milieu boréal est certes un milieu difficile et rude mais il en résulte de ce dernier une certaine vulnérabilité face au agissements anthropiques. En effet, les activités humaines, telles que la coupe intensive de bois réduisant à petit feu les forêts boréales ; l’émission de gaz à effets de serre impactant les températures prolongeant ainsi les durée de dégel du milieu boréal (si le permafrost se dégèle entièrement le sol pourrait être asphyxié), d’ailleurs une augmentation de la température pourrait avantager la colonisation des espèces caducifoliées qui en termes de conquête n’ont plus leurs preuves à faire ; mais encore la pêche intensive réduit la seule réserve de nourriture de certaines espèces animales amenant en tandem avec la fonte des calottes glaciaires à une extinction des espèces de la zone océanique boréale. Pour le mot de la fin nous dirons que le milieu boréal n’est pas le seul concerné par les agissements de l’homme et leurs effets néfastes, toute la biosphère est impactée car cette dernière fonctionne de manière unitaire, un problème à une latitude engendrera un autre problème à une autre, ainsi va la nature. L’homme cherche à aller au-delà de cette dernière alors qu’elle-même représente la plus grande des technologies connues à ce jours, il est grand temps de s’en inspirer !

Bibliographie :

Christopherson. R. W. (2012). Geosystems : 8e édition. An introduction to Physical Geography. Pearson. 693p.

Demangeot. J. (2009). Les milieux « naturels » du globe. Armand Colin. 376p.

Duchaufour. P. (1965). Précis de pédologie : 2e édition. Masson et Cie. 482p.

Elhai. H. (1968). Biogéographie. Armand Colin. 404p.

Holden J. (2017). An introduction to Physical Geography and the Environment : 4e edition. Pearson. 837p.

Lacoste. A., Salanon. R. (2005). Éléments de biogéographie et d’écologie. Armand Colin. 320p.

Ranson, K.J., P.M. Montesan, and R. Nelson. 2014. Tree Canopy Cover for the Circumpolar Taiga-Tundra Ecotone: 2000-2005. Data set. Available on-line [http://daac.ornl.gov] from ORNL DAAC, Oak Ridge, Tennessee, USA. http://dx.doi.org/10.3334/ORNLDAAC/1218