La toundra de l’Arctique, plus de 10 millions d’années d’évolution | Polarjournal
Paysage des plaines basses de l’Alaska au nord de la chaîne des Brooks. Image : U.S. Fish and Wildlife Service

Une étude lève le voile sur l’origine évolutive de la toundra, vaste biome arctique façonné par la baisse de la température et l’élévation du relief.

Des pelouses clairsemées d’arbres nains, des sols trempés bordés de bouleaux gagnés par les mousses, des rochers coiffés de lichens… Contrairement à ce que l’on pourrait croire, les sommets des montagnes ne sont pas seulement des espaces à l’image de l’Arctique, des îlots froids où se sont réfugiées des plantes rustiques, mais pourraient bien être le lieu d’origine de la flore polaire de l’hémisphère nord. Selon l’article Histoire évolutive de la flore arctique, parue dans la revue Nature Communications cette semaine, les plantes de cette région descendraient majoritairement d’ancêtres qui se situaient dans les hautes montagnes, aux abords des plaines de basse altitude de l’Arctique américain, dans l’ouest du continent.

Pendant que nos ancêtres primates (Hominidae) évoluaient, il y a 10 millions d’années, des plantes du genre Pleuropogon colonisaient le cercle arctique. Le genre Artemisia en provenance de la Méditerranée, a également été identifié comme un des premiers fondateurs de la toundra actuelle. Au Svalbard par exemple, la flore de l’archipel adaptée à prendre racine dans des sols détrempés pauvres en nutriments, se dispersant par graines et fragments de rhizomes, a aussi des origines alpines et européennes.

L’équipe internationale qui a conduit l’investigation, a utilisé les génomes de 3 626 espèces de plantes à fleurs recoupant 10 ordres et 16 familles de l’arbre du vivant, des espèces de l’Arctique et d’autres régions. En alignant des fragments de codes génétiques communs et en observant leurs variantes, il est possible de retracer l’histoire évolutive des espèces dans le temps et l’espace, les unes par rapport aux autres, un peu comme l’observation de textes transmis par les moines copistes, dont l’orthographe ou l’apparition de changements selon les versions signeraient une époque ou un lieu.

Ils ont ainsi découvert que la toundra de l’Arctique s’est formée par successions de vagues de colonisation et de diversification pendant lesquels les plantes ont gagné du terrain ou évolué in situ. Les chercheurs inventorient 131 événements dont 105 correspondent à la colonisation et 26 à la diversification.

L’évolution végétale de l’Arctique vers la toundra actuelle coïncide avec une période de transition climatique. Après une vingtaine de millions d’années de stabilité et une petite période de réchauffement, notre planète a connu une phase de refroidissement. L’Arctique serait passé d’un climat chaud et humide à un climat plus sec, puis plus froid jusqu’à celui que nous connaissons. Dans le même temps, l’évolution du relief a complexifié le paysage de cette région, sous l’effet de la tectonique des plaques. L’Alaska, le Groenland et le Svalbard autrefois plats sont devenus très montagneux.

« Le refroidissement et le recul des forêts ont créé de nouveaux habitats disponibles pour la colonisation par les plantes, en particulier les lignées herbacées capables de tolérer ou de s’adapter aux conditions environnementales difficiles. » nous explique Dr. Wei Wang de l’Institut Botanique de l’Académie Chinoise des Sciences.

Il y a environ 7 millions d’années, le paysage de toundra que nous connaissons devait probablement déjà exister. Jusqu’alors la communauté scientifique estimait son apparition entre 3 et 2 millions d’années avant notre ère. La colonisation et la diversification de la flore arctique s’est accélérée sous l’effet de la baisse des températures, jusqu’à ce que le climat arctique isole géographiquement certaines espèces et ralentisse la vitesse évolutive de la flore arctique.

Les auteurs rappellent l’importance de préserver l’Arctique américain avec ses 36 500 îles et ses chaînes montagneuses qui bordent le cercle polaire. Atouts précieux de la dynamique de colonisation et diversification de la flore du cercle polaire, ces espaces aux microclimats variés favorisent l’émergence de nouvelles versions d’une même plante qui pourraient prendre l’avantage et se répandre autour du cercle polaire.

Camille Lin, PolarJournal

Lien vers l’étude : Zhang, J., Li, X.-Q., Peng, H.-W., Hai, L., Erst, A.S., Jabbour, F., Ortiz, R. del C., Xia, F.-C., Soltis, P.S., Soltis, D.E., Wang, W., 2023. Evolutionary history of the Arctic flora. Nat Commun 14, 4021. https://doi.org/10.1038/s41467-023-39555-6.

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