Dans le monde de la paléoécologie, on sait peu de choses sur l'historique des écosystèmes des hautes terres d'Afrique de l'Ouest, en particulier en ce qui concerne les cycles glaciaires dans un climat changeant et leurs effets sur la diversité des espèces. Il a longtemps été un sujet de débat si la stabilité ou l'instabilité des forêts tropicales est responsable des niveaux élevés de richesse en espèces qui s'y trouvent.

Une théorie soutient que des « refuges stables et riches en espèces, " ou enclaves, des forêts tropicales ont survécu à des périodes d'instabilité climatique dans de plus vastes zones de paysage dominé par les prairies. Les données polliniques à l'appui de cette théorie sont cependant ambiguës, car ils proviennent principalement d'échantillons de carottes marines qui représentent une vaste région de zones de végétation et ne se résolvent pas bien au niveau local. Les archives continentales et les données génétiques ne sont pas non plus concluantes en ce qui concerne la stabilité ou l'instabilité de cet écosystème.

Montagnes équatoriales, d'autre part, sont censés avoir été un habitat humide stable tout au long de nombreux épisodes glaciaires, agissant comme « refuge glaciaire » pour soutenir les forêts de montagne riches en biodiversité jusqu'à nos jours. Une théorie alternative soutient que ces forêts ne se sont stabilisées que récemment et sont devenues des refuges pendant l'époque de l'Holocène commençant vers 20 ka (20, il y a 000 ans).

Pour mieux comprendre l'histoire écologique des forêts afromontagnardes, une équipe internationale de chercheurs a examiné les données polliniques de deux carottes prélevées dans le lac Bambili, un système de deux bassins de cratères volcaniques de haute altitude au Cameroun. Lac de Bambili, à 2273 mètres (~ 7500 pieds) au-dessus du niveau de la mer, se situe dans une ceinture forestière afromontagnarde qui est délimitée à ses limites supérieures par une prairie afro-alpine, et à ses limites inférieures par les forêts et savanes sous-montagnardes, qui à leur tour forment la transition vers les forêts tropicales humides.

La première carotte, B1, récupéré dans le bassin supérieur du lac de Bambili, a fourni une séquence pollinique continue remontant au début de l'Holocène. Le deuxième noyau, B2, qui manquait d'horizons de téphra - des couches de cendres volcaniques - pour confirmer plus précisément sa chronologie au radiocarbone, a été corrélé avec les enregistrements marins adjacents récupérés au large du Cameroun. Cette séquence de base a fourni un enregistrement pollinique continu remontant à 88,9 ka jusqu'à la dernière période interglaciaire, et en particulier a fourni une image de trois phases forestières distinctes séparées par des phases où les prairies prédominaient pendant les périodes glaciaires.

Les chercheurs caractérisent la contraction et l'expansion des forêts afromontagnardes au milieu des arrière-plans de température des stades isotopiques marins (MIS). Chacune des trois phases forestières était assez distincte en termes de composition du biome. La première phase, pendant MIS 5—de 82,6 ka à 72 ka—est caractérisé par une forêt de montagne de niveau inférieur et une forêt afromontagne de niveau supérieur. La deuxième phase de développement forestier, une phase plus modérée pendant MIS 3, de 53 à 38 ka, comprenait également la forêt montagnarde de niveau inférieur et la forêt afromontagnarde de niveau supérieur, mais avec des proportions plus faibles de taxons ligneux et une gamme altitudinale plus étroite. La troisième phase, survenue il y a 10 à 3,3 ka, contenait des forêts de montagne de niveau inférieur ainsi que des forêts tropicales saisonnières.

Concernant les intervalles glaciaires, les chercheurs notent que les prairies afro-alpines ont dominé pendant une courte période au MIS 5 (il y a environ 82 ka), et pendant une longue période entre MIS 4 à MIS 2 de 72 à 15,5 ka. Ils ont trouvé des steppes de plaine et des biomes désertiques prédominants pendant les maxima glaciaires, avec un effet prononcé au MIS 2 avec « la quasi-absence d'éléments forestiers ». Les données du MIS 2 représentaient l'épisode le plus sec dans l'enregistrement de base de 90 ka.

Contrairement au cas de l'Afrique de l'Est, il n'y a aucune trace indiquant la présence de formations glaciaires réelles dans les hautes terres équatoriales d'Afrique de l'Ouest. En Afrique de l'Est, les glaciers ont poussé la limite supérieure des arbres plus bas. Les données polliniques suggèrent que les arbres afromontagnards des hautes terres étaient en fait plus largement distribués à des altitudes plus basses qu'ils ne le sont aujourd'hui. A titre d'exemple, ils citent l'arbre afromontagnard Olea capensis , qui a réussi à migrer vers des altitudes plus basses pendant le dernier maximum glaciaire pour revenir à des altitudes plus élevées pendant les périodes plus chaudes. L'enregistrement d'une espèce ne peut pas être considéré comme exemplaire du biome afromontagnard dans son ensemble, toutefois.

Afin de comprendre la dynamique de la forêt afromontagnarde en matière d'expansion/contraction et de migration dans le temps, les chercheurs ont cherché à définir ses limites supérieure et inférieure. La limite supérieure est donc définie comme la proportion de prairies afro-alpines par rapport aux forêts afromontagnardes, tandis que la limite inférieure est définie comme le rapport entre la forêt de montagne de niveau inférieur et la forêt tropicale saisonnière.

De façon intéressante, les forêts afromontagnardes supposées stables se sont avérées tout sauf. Comme l'affirment Anne-Marie Lezine et ses collègues chercheurs « Le résultat le plus remarquable de notre étude est l'instabilité écologique des ceintures forestières afromontagnardes par rapport à la stabilité relative de la forêt tropicale saisonnière de basse altitude au cours des 90 derniers ka. La forêt afromontagnarde à sa limite supérieure s'est avérée la plus vulnérable au changement climatique, alors que sa limite inférieure était définie par des forêts équatoriales relativement stables. Ces résultats jettent le doute sur l'opinion largement répandue selon laquelle ces forêts tropicales de plaine étaient en effet instables et en mouvement, et n'a survécu qu'au milieu de poches de refuges.

Contrairement au cas des forêts afromontagnardes en Afrique de l'Est, où la stabilité écologique à long terme au cours des 40 dernières années aurait contribué à son niveau actuellement élevé de biodiversité, les niveaux de diversité de la végétation dans les hauts plateaux du Cameroun se sont avérés très variables dans le temps, une observation en phase avec l'instabilité des forêts afromontagnardes montrée ici. Alors que les niveaux minimaux de diversité suivaient la position la plus basse de la limite forestière afromontagnarde supérieure entre 35 et 26 ka, des niveaux de richesse pollinique supérieurs aux niveaux actuels se sont produits pendant les phases d'expansion de la forêt.

"L'augmentation des estimations de la diversité a commencé bien avant le LGM [Dernier maximum glaciaire] et s'est accélérée à partir d'il y a 20 ka. pendant une phase de perturbation écologique majeure et non pendant la phase Holocène précoce suivante de stabilité forestière il y a 10 à 9 ka."

Tout cela a conduit les auteurs de l'étude à conclure « que les forêts afromontagnardes du Cameroun ne sont ni des refuges ‘glaciaires’ ni ‘contemporains’. Les climats glaciaires n'ont pas conduit à la disparition des forêts mais ont eu un impact majeur sur la limite supérieure des arbres, qui a radicalement changé, révélant la sensibilité des biomes des hautes montagnes au changement climatique."

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