Dynamique des forêts de sapin de Cilicie au Liban et changements globaux : apports des analyses palynologiques et génétiques

Dynamics of Cilician fir forests in Lebanon and global changes : contribution of palynological and genetic analyses

• Auteur / Autrice : Lara Awad
• Direction : Rachid Cheddadi, Carla Khater
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Evolution, Ecologie, Ressources génétiques, Paléontologie
• Date : Soutenance le 22/09/2014
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de l'évolution (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rachid Cheddadi, Carla Khater, Joël Guiot, Pauline Garnier-Gere, David Lefèvre, Jacques-Olivier Thaler
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joël Guiot, Pauline Garnier-Gere

Mots clés

Mots clés contrôlés

Variabilité génétique

Génétique des populations

Paléoécologie

Liban

Sapins

Mots clés libres

Paléoécologie

Génétique des populations

Quaternaire

Pollen

Abies cilicica

Liban

Paleoecology

Population genetics

Quaternary

Pollen

Abies cilicica

Lebanon

Résumé

Le Liban est un pays qui constitue un carrefour des civilisations. Depuis le temps des pharaons, ses ressources forestières ont été exploitées, notamment pour le commerce du bois. Le Liban, connu pour son cèdre, possède une autre espèce emblématique, le sapin de Cilicie, dont les forêts sont en majorité non protégées. Historiquement, le bois de sapin a été exploité durant le Nouvel Empire égyptien ancien pour la construction des temples et des navires. Il représentait ainsi un signe de pouvoir du pharaon, en formant notamment la barque d'Amon. De même, le sapin a été coupé pour la construction du temple de Jérusalem, ainsi que des instruments de musique et de guerre. La fragmentation des sapinières au Liban n'est pas ancienne mais cette faible divergence se traduit cependant par un dème Nord-Est englobant 11 populations et un dème Sud-Ouest englobant 4 populations qui semblent être le résultat de deux processus démographiques consécutifs ou simultanés durant l'histoire du sapin au Liban. Le premier est un phénomène de migration en altitude en réponse à des changements dans l'environnement ou le climat. La reconstruction de la dynamique passée du sapin au Liban a montré que le sapin a subi des fluctuations importantes dans sa taille, depuis le Tardiglaciaire, il y a 14,000 ans. Notamment, le sapin a connu des périodes d'absence du registre pollinique qui pourrait être liées à la fragmentation anthropique de l'habitat ou à des extinctions locales ou contraction de l'aire de répartition. De même, il a connu des périodes d'expansion notamment au cours des événements de sécheresse dans le climat, notamment à 4090 cal. BP, à 5010 cal. BP et de 7800 à 8090 cal. BP. La richesse en allèles privés dans le dème Nord-Est indique la présence de plusieurs micro-refuges glaciaires de basses et de hautes altitudes, ainsi que des zones de suture issues de la recolonisation. Dans le dème Sud-Ouest, une recolonisation postglaciaire en altitude à partir du seul micro-refuge glaciaire détecté est probable. Le deuxième phénomène est lié à une migration asymétrique des populations génétiquement diversifiées du centre du dème vers les populations marginales génétiquement peu diversifiées. Ce processus, qui semblait être le résultat de la faible taille des populations cibles, pourrait permettre de retarder l'extinction des populations marginales, localement menacées. La superformance de la migration sur la dérive génétique et la dispersion sur des longues distances de 15 à 20 km constituent les effets médiateurs de ces processus démographiques. L'empreinte de cette dynamique démographique est une réduction historique de la taille effective des populations sur le long terme avec un signal ancien plutôt que récent, et une diversité génétique et richesse allélique basses. Cette diversité génétique semble être façonnée par les effets anthropiques ainsi que par les changements dans l'environnement ou le climat. La conservation in situ et ex situ de ces sapinières est nécessaire pour préserver leur patrimoine historique et génétique.

The Lebanon is a country that constitutes a crossroads of civilizations. Back in the time of pharaohs, fir forests in Lebanon were exploited, particularly for the timber trade. Lebanon, known for its cedar, has another emblematic species, the Cilician fir, whose forests are in majority unprotected. Historically, the fir was used during the ancient Egyptian New Kingdom rule over Phoenicia for the construction of temples and ships. Notably, it represented a sign of power of the pharaoh, forming the sacred barque of Amun. Similarly, this tree was cut from Lebanon to build the temple of Jerusalem, as well as for making instruments of music and war. The fragmentation of the fir populations in Lebanon is not ancient but their low divergence, however, is marked by a Northeastern Ridge including 11 populations and a Southwestern Ridge including 4 populations that seem to be the result of two consecutive or simultaneous demographic processes during the history of fir in Lebanon. The first is a phenomenon of altitudinal migration in response to changes in the environment or climate. The reconstruction of the past dynamics of fir in Lebanon showed that it has undergone significant fluctuations in size, since the Late Glacial, 14,000 years ago. In particular, the tree has experienced periods of absence from the pollen record that could be related to anthropogenic habitat fragmentation or to local extinctions or contraction of the range of distribution. Similarly, there have been periods of expansion especially during periods of drought in the climate, at 4090 cal. BP, at 5010 cal. BP and between 7800 and 8090 cal. BP. The private allelic richness in the Northeastern Ridge indicated the presence of multiple glacial microrefugia of low and high elevations, as well as suture zones issues from recolonization. In the Southwestern Ridge, postglacial altitudinal recolonization from single microrefugial population is moslty probable. The second phenomenon is related to an asymmetric Northeast-Southwest migration from genetically diverse populations towards marginal and less genetically diverse populations. This process, which seems to be the result of the small size of the target populations, could help delay the extinction of marginal populations, locally threatened. The outperformance of migration over genetic drift and the dispersal over long distances of 15 to 20 km constitute the mediating effects of these demographic processes. The footprint of these population dynamics is a historic reduction in the effective population size on the long-term rather than on the short term, and weak genetic diversity and allelic richness. This genetic diversity seems to be shaped by anthropogenic effects as well as by changes in the environment or climate. In situ and ex situ conservation of fir populations in Lebanon is necessary to preserve their historical and genetic heritage.