Seasonal variations of the floristic characteristics and chemical composition of Saharan routes in Southern Algeria

ARTICLE

Auteur(s) : Abdelmadjid Chehma¹, Fouzia Youcef²

¹Laboratoire Bioressources sahariennes, préservation et valorisation Faculté des sciences Université de Ouargla 30000 Ouargla Algérie
²Laboratoire de Biogéochimie des milieux désertiques Faculté des sciences Université de Ouargla 30000 Ouargla Algérie

En dépit des conditions extrêmes auxquelles sont soumis les êtres qui vivent dans le milieu désertique, les espaces complètement dépourvus de vie, ou espaces abiotiques, sont relativement restreints. En dehors de ces espaces particuliers, la végétation existe, mais son importance est fonction directe de la quantité d’eau disponible.

Les caractères du climat saharien sont dus, tout d’abord, à la situation en latitude, au niveau du Tropique, ce qui entraîne de fortes températures, et au régime des vents qui se traduit par des courants chauds et secs. Ce climat est caractérisé par des précipitations faibles et irrégulières, une luminosité intense, une forte évaporation et de grands écarts de température [1].

Au Sahara, comme partout ailleurs, la végétation est le plus fidèle témoin du climat [2]. Les conditions désertiques extrêmes font que le maigre couvert végétal qui subsiste développe des stratégies d’adaptation lui permettant d’exploiter au maximum les moindres conditions climatiques favorables à sa prolifération [3]. Les seules plantes qui subsistent sont des plantes vivaces capables de supporter les périodes de sécheresse prolongées, contrairement aux plantes annuelles qui germent seulement immédiatement après la pluie. Ce sont des espèces éphémères capables de croître et de fleurir rapidement, recouvrant le sol pour de courtes périodes [4, 5].

C’est pour étudier l’effet des variations saisonnières sur le comportement floristique et nutritif du couvert végétal saharien, que nous avons mené une étude temporelle, de 2 ans, sur les différents parcours camelins du Sahara septentrional algérien.

Matériel et méthode

Localisation et description du site de l’étude

• – la zone 1 située entre Ouargla et Touggourt, regroupant les regs et les sols sableux ;
• – la zone 2 située entre Ouargla, Ghardaïa et El-Goléa, regroupant les dépressions, les hamadas, les lits d’oueds à fond sableux et rocailleux et les sols sableux (hamadas ensablées) ;
• – la zone 3 située entre Ouargla et Oued N’sa, regroupant les sols salés, les regs et le lit d’oued à fond sableux.

Les précipitations ont pratiquement toujours lieu sous forme de pluies. Elles sont caractérisées par leur faible importance : les pluies torrentielles sont rares. Elles sont liées aux perturbations soudano-sahariennes ou sahariennes [6]. L’insuffisance de ces pluies sahariennes est accompagnée d’une irrégularité très marquée du régime pluviométrique et d’une variabilité interannuelle considérable, à l’origine de périodes de sécheresse [1]. Les températures moyennes annuelles sont élevées, avec des maxima absolus en juillet-août, pouvant atteindre et dépasser 50 °C, et des minima de janvier variant de 2 à 9 °C [7]. La température du sol en surface peut dépasser 70 °C. Cependant, en profondeur, les températures vont diminuer rapidement et s’équilibrer. Il ne peut geler, normalement, que dans la partie Nord du Sahara et, bien entendu, sur les montagnes [8]. À cause de la faible nébulosité de l’atmosphère, la quantité de lumière solaire est relativement forte, ce qui a un effet desséchant par élévation de la température [1]. Les durées d’insolation sont très importantes au Sahara (de 9 à 10 heures par jour) : ce désert est avant tout le pays du soleil [9].

Étude floristique

Les observations temporelles ont été réalisées pour la première année selon neuf relevés réguliers (tableau 1). Pour la deuxième année, des observations saisonnières ont été effectuées.

Tableau 1 Planning des relevés des trois zones d’étude.

Estimation des poids des espèces

reliant le poids (y en kg) au recouvrement (x en mètres carrés) suivant les travaux de Chehma [10, 11]. Pour les arbres et arbustes, on a procédé à des calculs de pesées séparant la partie consommée (feuilles et branches tendres) de la partie lignifiée, ce qui nous a permis d’estimer les proportions consommables pour chacune de ces espèces [10, 11].

Les mesures du recouvrement sont effectuées pour tous les individus de la sous-station, en projetant verticalement sur le sol les organes aériens des plantes.

Composition chimique des espèces étudiées

Résultats et discussions

Effet des variations saisonnières sur la composante floristique

L’étude temporelle effectuée nous a démontré que l’effet des variations climatiques saisonnières sur la composante floristique quantitative et qualitative se traduit différemment suivant les deux catégories biologiques : éphémères et vivaces.

Plantes éphémères

Cette variation quantitative est étroitement liée aux variations climatiques saisonnières des zones sahariennes, qui sont caractérisées par une pluviométrie très faible accentuée par une très grande irrégularité temporelle (intra- et interannuelle) [14]. En effet, à travers la synthèse climatique que nous avons réalisée pour les 20 dernières années, sur les trois zones d’étude [10], nous avons enregistré des moyennes de précipitations annuelles de 65,67, 64,22 et 34,03 mm de pluie et des variations interannuelles très marquées, allant de 11,5 à 146,6 mm pour la zone 1, de 6,5 à 164,5 mm pour la zone 2 et de 9,6 à 102,7 mm pour la zone 3 (tableau 3) [32-41]. La variation des moyennes mensuelles est elle aussi très marquée, elle varie d’une façon générale dans le sens où les précipitations les plus faibles sont enregistrées en été (juillet-août) et les plus fortes en hiver-printemps (de janvier à mars).

Tableau 2 Espèces inventoriées suivant les différentes familles.

Plantes vivaces

En effet, les résultats obtenus pour le recouvrement et les phytomasses étudiés ont montré qu’il y a une variation saisonnière : les plus grandes valeurs sont enregistrées au printemps et en été, avec une moyenne avoisinant les 1 200 kg de MS/hectare, et la plus faible en hiver, avec moins de 840 kg de MS/hectare (tableau 4 et figure 3). Cette variation saisonnière confirme les travaux de Le Houerou [15], Saadani et El Ghezal [16] et Chehma et al. [17].

Cette variation est directement liée aux caractéristiques du cycle floristique et au mode d’adaptation des espèces vivaces désertiques [1], lesquelles développent leur partie aérienne en fonction des conditions climatiques et, plus spécialement, de l’apport d’humidité et de la faiblesse de l’intensité des vents [2, 18].

Dans notre cas, ces productions peuvent s’expliquer par les caractéristiques du climat du Sahara septentrional algérien caractérisé par une période pluvieuse irrégulière et s’étalant de la fin de l’automne à la fin du printemps, avec une intensité souvent plus marquée en hiver [6, 9, 19-21]. En effet, les plantes commencent à développer leur partie aérienne en fin hiver (période la plus pluviale) et continuent pendant le printemps et atteignent leur maximum au début de l’été.

Tableau 4 Recouvrement et production de phytomasse des plantes vivaces des parcours suivant les saisons.

Effet des variations saisonnières sur la composition chimique des espèces

Pour la composition chimique des 20 espèces vivaces broutées par le dromadaire, les valeurs obtenues reflètent les conditions de l’environnement désertique dans lesquelles elles vivent [1, 22]. En effet, d’une façon générale, on a enregistré une richesse en composés pariétaux et en cellulose brute pouvant être liée au mode d’adaptation de ces espèces au milieu saharien. Elles sont capables de limiter au maximum leur vitesse d’évaporation, en diminuant leur proportion feuilles/tiges (aussi bien en nombre qu’en surface), et en formant une cuticule épaisse sur les stomates. En plus de l’effet des fortes températures sur la stimulation de la lignification des tissus de soutien [23]. De la même façon, et pour les mêmes raisons, les faibles teneurs en MAT et en tanins peuvent toujours être attribuées à leur stratégie d’adaptation à la sécheresse : ces composants chimiques sont surtout des contenus cytoplasmiques et chlorophylliens (composants essentiels des feuilles) [24].

Afin d’avoir une idée sur la variation de la composition chimique en fonction des saisons, nous avons réalisé une analyse en composantes principales (ACP) interclasses avec superposition des variables (composantes chimiques) et celle des centres de classes (les saisons) sur le plan factoriel 1-2 (figure 4).

À partir de cette représentation graphique, il ressort que :

• – le printemps est caractérisé par de fortes teneurs en matières azotées totales (MAT) et en tanins et de faibles teneurs en composés pariétaux (Neutral Detergent Fiber [NDF], Acide Detergent Fiber [ADF] et Acide Detergent Lignin [ADL]) et cellulose brute de Weende (CBW) ;
• – l’été est caractérisé par des teneurs plus élevées en MM et plus faibles en MO et MAT ;
• – l’automne et l’hiver sont caractérisés par de fortes teneurs en composés pariétaux (NDF, ADF et ADL et en CBW) et par de faibles valeurs en tanins et MAT.

On remarque qu’il y a une variation saisonnière des différentes composantes chimiques étudiées. D’ailleurs, l’effet de saison sur la composition chimique des plantes a été mentionné par plusieurs auteurs [25-27]. Cet effet saison s’exerce par les variations climatiques qui lui sont associées [28].

La forte teneur en MAT et en tanins au printemps est liée directement à l’activité physiologique de la plante qui est plus intense à cette saison, ce qui se traduit par l’augmentation du rapport feuille/tige [24, 29].

La forte teneur en MM et les faibles teneurs en MO et MAT peuvent être attribuées à l’effet climatique et surtout aux fortes températures inhérentes à cette saison, qui font perdre aux plantes toutes leurs parties vertes et tendres [30, 31].

Les fortes teneurs en composés pariétaux et en CBW en automne et en hiver sont toujours liées aux variations climatiques, du fait que ces saisons qui suivent l’été font que la plante reste encore sous l’effet des périodes sèches et chaudes antérieures. La forte teneur en parois (NDF) et en CBW caractérise surtout la fin de l’été et l’automne, sous l’effet des fortes chaleurs [26].

Tableau 5 Composition chimique des espèces vivaces analysées (en pourcentage de la matière sèche).

Conclusion

En effet, et d’une façon générale, les résultats obtenus nous ont montré que la composante floristique de ces parcours est très spécifique puisqu’elle arrive à survivre et à proliférer dans ces conditions climatiques extrêmes. Cela se traduit quantitativement par le faible nombre d’espèces inventoriées dans ce grand espace, et qualitativement par leur richesse en composés pariétaux et en cellulose brute. Cela leur permet de limiter au maximum leur vitesse d’évaporation, grâce à la formation d’une cuticule épaisse sur les stomates, en plus de la stimulation de la lignification des tissus de soutien sous l’effet des fortes températures.

Cette étude temporelle nous a montré que les variations climatiques saisonnières enregistrées dans la région d’étude se traduisent par des variabilités de la composante floristique et chimique du couvert floristique dans le sens où :

• – du point de vue floristique, les plantes éphémères sont le meilleur indice des conditions climatiques, puisque leur stratégie d’adaptation aux variations climatiques s’appuie sur leur présence ou absence suivant les périodes de l’année. D’ailleurs, nos résultats d’inventaires effectués reflètent très bien l’influence directe de l’irrégularité climatique temporelle sur ces espèces. Pour les espèces vivaces, même si leur mode d’adaptation leur permet d’être présentes durant toute l’année, les irrégularités climatiques saisonnières se traduisent par des variabilités enregistrées pour les paramètres quantitatifs de densité de recouvrement et de biomasse ;
• – du point de vue chimique, les variations temporelles démontrent que l’effet saison sur les différents résultats obtenus est significatif. Cet effet s’exerce par les variations climatiques qui lui sont associées. En effet, on a enregistré une variabilité nette pour la teneur en MAT et en tanins, qui est plus élevée au printemps, sous l’effet de l’augmentation du rapport feuilles/tige en cette saison. Par ailleurs, les fortes températures et la sécheresse de l’été engendrent une augmentation des composés pariétaux et de la cellulose brute.

On peut donc noter que, malgré les caractéristiques exceptionnelles d’adaptation de la flore spontanée sahariennes aux conditions climatiques très rudes de leur milieu désertique, il est évident que leur survie, leur prolifération et leurs compositions chimiques dépendent étroitement des variations climatiques.

Références

2 Gardi R. Sahara. 3^e édition. Paris : Kummerly et Frey, 1973.

3 Chehma A. Catalogue des plantes spontanées du Sahara septentrional algérien. Laboratoire de protections des écosystèmes en zones arides et semi arides (université Kasdi Merbah-Ouargla). Ain Mlila : éditions Dar El Houda, 2006.

4 Mackenzie A, Ball A, Virdee S. L’essentiel en écologie. Paris : Berti, 2000.

5 Chehma A, Djebar MR, Hadjaiji F, Rouabeh L. Étude floristique spatiotemporelle des parcours sahariens du Sud-Est algérien. Sécheresse 2005 ; 16 : 275-85.

6 Dubief J. Le climat du Sahara. Mémoire H.S. Tome II. Alger : Inst. Rech. Saha, 1963.

7 Le Houerou HN. Définition et limites bioclimatiques du sahara. Sécheresse 1990 ; 1 : 246-59.

8 Monod T. Du désert. Sécheresse 1992 ; 3 : 7-24.

9 Dubief J. Le climat du Sahara. Mémoire H.S. Tome I. Alger : Inst. Rech. Saha, 1959.

10 Chehma A. Étude floristique et nutritive des parcours camelins du Sahara septentrional algérien. Cas de la région de Ouargla et Ghardaïa. Thèse doctorat, université Badji Mokhtar, Annaba, 2005.

11 Chehma A. Phytomasse et valeur nutritive des principales plantes vivaces du sahara septentrional algérien. Laboratoire de protections des écosystèmes en zones arides et semi arides (université Kasdi Merbah-Ouargla). Ain Mlila : Ed. Dar El Houda, 2008.

12 Barry JP, Celles JC, Musso J. Le problème des divisions bioclimatiques et floristiques du Sahara algérien. Note IV : le plateau de Tadmaït et ses alentours (Carte Ouargla). Ecologia Mediterranea 1985 ; 11 : 123-81.

13 Boudet G, Dieye K, Valenza J. Environnement biotique. Le couvert herbacé. In : Systèmes de production d’élevage au Sénégal dans la région du Ferlo. Paris : ACC-GRIZA, (LAT), Gerdat, Orstom, 1983.

14 Thierriot C, Matari A. Peut on encore parler de sécheresse au Sahara?. Paris : CRSTRA, 1998.

15 Le Houerou HN, Pontanier R. Les plantations sylvo-pastorales dans la zone aride de la Tunisie. Note technique 18. Tunis : MAB, 1987.

16 Saadani Y, El Ghezal A. Productivité et valeur nutritive comparée de Acacia cyanophylla, (Lindl), Atriplex nummularia (Lindl) et Medicago arborea (Lindl). Actes du séminaire Maghrébin d’Agroforesterie. Tunisie : Jebel Oust, 1989.

17 Chehma A, Faye B, Djebbar MR. Productivité fourragère et capacité de charge des parcours camelins du Sahara septentrional algérien. Sécheresse 2008 ; 19 : 115-21.

18 Poupon H. Structure et dynamique de la strate ligneuse d’une steppe sahélienne au nord du sénégal. Travaux et documents Orstom, n°115. Paris : Orstom éditions, 1980.

19 Seltzer P. Le climat de l’Algérie. Alger : Institut de météorologie et de physique du globe, 1946.

20 Toutain G. Éléments d’agronomie saharienne, de la recherche au développement. Paris : Inra, 1979.

21 Office national de la météorologie (ONM). Résumé annuel du temps en Algérie. Alger : ONM, 1991.

22 Faye B. Guide de l’élevage du dromadaire. Montrouge : Sanofi, Santé Nutrition animale, 1997.

23 Demarquilly C. Influence des facteurs climatiques sur la composition et la valeur nutritive de l’herbe. Actions du climat sur l’animal au pâturage. Séminaire Theix, Versailles, Inra. 31 mars–1^er avril 1982. Paris : Inra, 1982.

24 Schultz JC, Baldwin IT, Nothnagle PJ. Hemoglobil as a binding substrate in the quantitative analysis of plant tannins. J Agric Food Chem 1981 : 823-6.

25 Moore AW, Russel JS. Climate. Tropical pasture research. Principles and methods. Chapages 1976 ; 2 : 18-33.

26 Richard D. Valeur alimentaire de quatres graminées fourragères en zone tropicale. Thèse doctorat 3^e cycle, université Pierre et Marie Curie (Paris VI), 1987.

27 Ickovicz A. Approche dynamique du bilan fourrager appliquée à des formations pastorales du Sahel tchadien. Thèse de doctorat, université Paris XII, 1995.

28 Faye B. Prévision de la valeur alimentaire des fourrages tropicaux. Mémoire DEA, université Clermont II, 1980.

29 Andrieu J, Weiss PH. Prévision de la digestibilité et de la valeur énergétique des fourrages verts de graminées et de légumineuses. In : Prévision de la valeur nutritive des aliments des ruminants. Versailles : Inra, 1981.

30 Hagar RJ, Ahmed MB. Seasonal production of Andropogan gayanus. Seasonal changes in digestibility and feed intake. J Agric Sci Camb 1970 ; 75 : 369-73.

31 Jarrige R. Les constituants glucidiques des fourrages: in prévision de la valeur nutritive des aliments des ruminants. Versailles : Inra, 1981.

32 Direction de la planification et de l’aménagement du territoire (DPAT). Annuaire statistique de l’Algérie, résultats de la wilaya de Ouargla. Alger : DPAT, 2002.

33 Office national de la météorologie (ONM). Atlas climatologique national, station de Touggourt. Alger : ONM, 1985.

34 Office national de la météorologie (ONM). Atlas climatologique national, station de Ghardaïa. Alger : ONM, 1985.

35 Office national de la météorologie (ONM). Données climatiques de Ouargla et Ghardaïa. Alger : ONM, 2003.

36 Office national des statistiques (ONS). Annuaire statistique de l’Algérie, résultats 1990. Alger : ONS, 1990.

37 ONS. Annuaire statistique de l’Algérie, résultats 89-90. Alger : ONS, 1991.

38 ONS. Annuaire statistique de l’Algérie, résultats 1992. Alger : ONS, 1994.

39 ONS. Annuaire statistique de l’Algérie, résultats 1993-1994. Alger: ONS, 1996.

40 ONS. Annuaire statistique de l’Algérie, résultats 1996. Alger: ONS, 1998.

41 SEP. Annuaire statistique de l’Algérie, résultats 1973-1974. Alger : SEP, 1975.

1 L’aire minimale est la plus petite surface à échantillonner qui puisse nous permettre de prendre en charge l’inventaire de la totalité des espèces.