Plant migration and plant communities at the time of the “green Sahara”

Around 8500 cal years BP, at the time of the maximum of the African Humid Period, lakes and wetlands expanded in the present-day Sahara while large paleodrainages were formed or re-actived, in response to an orbitally-induced increase in monsoon rainfall. It has been suggested that the direct consequence of this increase in rainfall was the northward displacement of the Sahara/Sahel boundary, thought to have reached 23°N in central and eastern Africa. Here, we show a more complex situation characterized by an increase in biodiversity as the desert accommodated more humid-adapted species from tropical forests and wooded grasslands: tropical plant species now found some 400 to 500 km to the south probably entered the desert as gallery-forest formations along rivers and lakes where they benefited from permanent fresh water. At the same time, Saharan trees and shrubs persisted, giving rise to a vegetation that has no analogue today. In this article, we present distribution maps of selected plant species to show both the amplitude of the vegetation change compared to the present and the composition of the past plant communities. We also estimate the migration rate of tropical plant taxa to their northernmost position in the Sahara. This study is based on the use of several data sets: a data set of the modern plant distribution in northern Africa and a data set of modern and fossil pollen sites (from the African Pollen Database, http://fpd.mediasfrance.org/ and http://medias.obs-mip.fr/apd/).

RésuméL’ensemble des données palynologiques et paléobotaniques disponibles en Afrique de l’Ouest montrent que d’importants changements phytogéographiques ont eu lieu dans le désert saharien pendant les derniers millénaires. Autour de 8500 ans cal BP, au moment du maximum de la période humide, de nombreux lacs et surfaces humides se sont formés dans cette région aujourd’hui désertique, en réponse à un renforcement de la mousson liée à un changement orbital. Suite à l’augmentation des précipitations, la végétation du Sahara s’est modifiée et ce changement a été interprété comme un déplacement vers le nord de la limite Sahara/Sahel, qui aurait atteint jusqu’à 23°N dans le Sahara central et oriental. Notre étude des données palynologiques suggère une situation plus complexe qu’un simple déplacement latitudinal des zones de végétation, avec la coexistence, dans la steppe désertique, de plantes caractéristiques des régions plus humides, allant du Sahel jusqu’aux savanes et forêts soudaniennes et guinéocongolaises. Les espèces tropicales (e.g. Alchornea, Celtis…), qui sont aujourd’hui localisées 400 à 500 km plus au sud, ont probablement migré vers le Sahara le long des paléodrainages réactivés et se sont développées le long des cours d’eau et des dépressions de la région, dans des formations de type forêts galeries. La présence à la même période d’arbres sahariens, tels que Ziziphus, Salvadora et Tamarix, suggèrent que la végétation était constituée de l’interpénétration d’écosystèmes secs et plus humides, formant ainsi un paysage sans analogue actuel. Dans cet article, nous présentons d’abord les vitesses de migration des plantes tropicales, en calculant leur déplacement depuis les régions équatoriales, où elles ont persisté pendant le Dernier Maximum Glaciaire, jusqu’à leur position la plus septentrionale enregistrée dans le Sahara. Elles varient, en fonction des espèces, de 300 à 400 m/an. Nous avons ensuite estimé la répartition de certaines espèces en fonction de la latitude et du temps (sur les 14 000 dernières années), afin de discuter (1) de l’amplitude du changement environnemental par rapport aux paysages actuels, et (2) de l’association des espèces à l’intérieur de cet écosystème particulier. Cette étude est basée sur l’utilisation de plusieurs bases de données : une base de données botaniques, regroupant la répartition des plantes actuelles sur l’Afrique de l’Ouest et les bases de données palynologiques actuelles et fossiles (issues de l’African Pollen Database).