The Eco-Geo-Clim model: explaining Madagascar’s endemism

Abstract

Pleistocene paleoclimatic oscillations have had a major influence on the hydrological balance in Madagascar, from the scale of individual sites to watersheds. Water availability is one of the major factor influencing plant and animal life. An Eco-Geo-Clim model is considered here that encompasses ecological and geomorphological features in the context of changing climate to identify areas where water remained available during the driest periods, but also how water availability increased again when climatic conditions become warmer and wetter. This model is applied to a portion of western Madagascar encompassing the Tsiribihina and Mangoky watersheds and the Central Menabe center of endemism to describe the mechanism leading to landscape-level evolution and especially the distribution patterns observed today in some of the island’s endemic animal species, comparing narrowly vs. broadly endemic taxa.

Résumé

Les oscillations paléoclimatiques au cours du Pléistocène ont influencé tous les termes du bilan d'énergie stationnel (rayonnements, flux de chaleur latente, flux de chaleur dans le sol et flux de chaleur sensible). Associées aux précipitations, ces fluctuations ont contrôlé les bilans hydriques stationnels. Les bilans hydrologiques des bassins versants sont l'intégration spatiale et temporelle de ces bilans hydriques. La végétation et plus généralement la biomasse végétale sont dépendantes de ces deux types de bilans. L'interface entre l'atmosphère et la végétation est occupée par les sols et les formations superficielles, celles-ci sont le résultat de la dégradation des roches et de l'érosion des versants. Lorsqu'ils existent, ces sols ou géosols sont hérités de périodes humides antérieures.

La disponibilité en eau est l'élément majeur de la vie végétale et animale, or celle-ci a fluctué au cours du Pléistocène ; lors de périodes sèches, les bilans sont déficitaires, la biomasse diminue, l'érosion hydrique domine l'altération, le paysage entier évolue d'amont en aval. Lors des bilans hydriques humides le retour vers un état voisin de l'actuel n'a pas été immédiat car chaque composante du milieu naturel possède une résilience temporelle propre. La proximité d'un bilan hydrique stationnel positif est indispensable à la survie de la faune et de la flore sylvicoles. Dans le cas de l'endémisme à Madagascar, cette difficulté a été résolue de deux manières opposées et a produit deux types d'endémisme. D'une part par l'existence de cours d'eau prenant leurs sources à haute altitude, d'autre part par certains reliefs résiduels dans lesquels l'eau libre existe exceptionnellement. 1) Au cours du Pléistocène, les hauts reliefs ont eu une alimentation permanente en précipitations, les sources et les cours d'eaux ont été alimentés, les ripisylves sont restées humides. À l'opposé, lors des périodes sèches, l'aval des bassins versants a été sec, les écoulements discontinus, les forêts ont reculé, les animaux associés ont disparu. Ce n'est pas le cas de sous bassins versants dans lesquels un écoulement a été pérenne et où la forêt et sa faune associée ont pu subsister. 2) Dans certaines parties basses, profitant de spécificité géologiques et géomorphologiques, des milieux exceptionnels ont facilité la conservation, la transformation et l'évolution de certaines espèces endémiques. Ce processus est dénommé modèle Eco-Geo-Clim.