La génétique au service de la conservation d'une espèce menacée endémique à Madagascar : la tortue radiée Astrochelys radiata

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dégradation des forêts et stock de carbone dans la biomasse épigée de la forêt dense humide de Manompana - Nord Est de Madagascar

L’estimation du stock de carbone contenu dans les forêts peut être effectuée de plusieurs manières. Les méthodes les plus connues sont destructives et nécessitent l’abattage d’un grand nombre représentatif d’arbres. Cette représentativité est difficilement atteinte dans les forêts tropicales, présentant une diversité d’espèces exceptionnelles, comme à Madagascar. Afin d’évaluer le niveau de dégradation des forêts, une étude d'images par télédétection est effectuée au moyen de l’analyse du signal radiométrique, combinée à un inventaire non destructif de biomasse. L’étude de la dynamique du paysage proposé est alors basée sur une correction atmosphérique d’une image SPOT 5, de l’année 2009, et sur une classification semi supervisée de l’occupation des sols, combinant une classification préliminaire non supervisée, un échantillonnage aléatoire des classes et une classification supervisée avec un maximum de vraisemblance. La validation est effectuée à l’aide de points indépendants relevés lors des inventaires de biomasse avec des valeurs du stock de carbone bien précises. La classification non supervisée a permis de ressortir deux classes de forêt dénommées « peu dégradée » et « dégradée ». La première désigne l’état climax (le stock de carbone a atteint une valeur qui varie peu) alors que la seconde est caractérisée par un taux de carbone plus faible que le niveau climax, mais qui peut être atteint sans perturbation. Cette première classification permet alors de répartir les placettes d’inventaire dans chaque classe. La méthode d’inventaire recueille à la fois des données dendrométriques classiques (espèce, densité, hauteur totale, hauteur fût, diamètre) et des échantillons représentatifs de branches et de feuilles sur un arbre. Ces différents paramètres avec la densité de bois permettent d’établir une équation allométrique de laquelle est estimée la biomasse totale d’un arbre et conséquemment de la formation forestière. Par la suite, la classification supervisée a été effectuée à partir d’échantillons aléatoires donnant la valeur de séparabilité des classes, de la classification finale. De plus, les valeurs de stocks de carbone à l’hectare, estimées de chaque placette, ont permis de valider cette classification et d’avoir une évaluation de la précision. La connaissance de ce niveau de dégradation issue de données satellitaires à haute résolution spatiale, combinées à des données d’inventaire, ouvre le champ du suivi interannuel du stock de carbone et subséquemment de la modélisation de la situation future du stock de carbone dans différents types de forêts.

À travers les expériences canadiennes en matière d’industries minières, les leçons à tirer pour Madagascar pour bâtir une croissance économique sans grande répercussion sur l’environnement.

L’essor économique se fait au gré de l’environnement et du développement social de la population. Le concept de « développement durable » a été discuté pour la première fois lors du Sommet de la terre à Rio de Janeiro (Brésil) en 1992. Ce concept consiste à concilier la protection de l’environnement et la croissance économique. La compagnie minière canadienne Osisko met en œuvre le projet aurifère « Canadian Malartic » au Québec. Ce projet suscite des controverses au sein de la population locale. En effet, elle craigne des effets néfastes de cette exploitation d’or sur leur environnement et leur bien-être. Analogiquement, le gouvernement malagasy a accordé l’exploitation du site Ambatovy pour l’extraction des minerais de nickel et de cobalt à des firmes multinationales. Ce site minier est situé au cœur de la forêt humide du versant Est de Madagascar, qui figure dans la liste du patrimoine naturel mondial en péril selon l’Organisation des Nations Unies pour l’Éducation, la Science et la Culture (UNESCO). Les gouvernements québécois et malagasy veulent harmoniser les règles juridiques de la protection environnementale avec celles de l’exploitation des ressources naturelles pour accomplir leurs « développements durables ». Pour ce faire, ils devraient favoriser la prise de décision décentralisée et la collaboration de toutes les parties intéressées, surtout lors de l’examen de l’évaluation environnementale des projets miniers. Ils devraient s’assurer aussi de l’application des engagements social et environnemental des entreprises minières durant l’exploitation. Enfin, ces gouvernements devraient renforcer l’exigence de l’assainissement des sites miniers à la fin de l’exploitation minière.

Mise en place d'un état de référence et d'un plan de suivi écologique permanent des vestiges de forêt primaire de la station forestière de Mandraka

La forêt primaire de la région de Mandraka a été classée par le gouvernement en station forestière pour être conservée et restaurée. Suite à cette décision, tous prélèvements y sont interdits. Pourtant, aucune étude n’a évalué sa viabilité depuis cette restriction. Ce mémoire a ainsi comme objectif l’estimation de cette viabilité par le suivi permanent de l’état actuel de la forêt comprenant la végétation, la biodiversité et les pressions. La collecte de données y afférentes a eu recours à une étude bibliographique, à des enquêtes socio-économiques, à un inventaire des pressions, à un inventaire forestier et à une distance sampling. L’état a été évalué par l’analyse de ces composants. Cette recherche a fait ressortir que la forêt est soumise à des pressions anthropiques et biologiques : coupes illicites, collecte de Dioscorea sp., feux de forêt, envahissement des lianes. Ces pressions ont réduit la superficie de la forêt, modifié sa structure et celle de la faune : les régénérations naturelles sont abondantes, les arbres émergents et de diamètre supérieur à 40 cm sont rares, certaines essences floristiques et les lémuriens risquent de disparaître. Puis, les lianes remplacent successivement la forêt. Malgré ces pressions, la forêt a pu conserver certaines caractéristiques de son état originel : l’abondance élevée des tiges et la réduction de leur taille sur les crêtes, l’allure exponentielle de la structure totale, la présence des genres Tambourissa et Weinmannia. En outre, la forêt est encore riche en avifaune. Après analyse de viabilité, elle est classée comme un écosystème viable. Mais ces potentialités sont insuffisantes : il faut réduire les pressions et reconstituer la forêt pour une meilleure conservation de l’écosystème. A cet effet, la présente étude suggère l’aménagement, en premier lieu de la forêt par des interventions sylvicoles favorisant les régénérations comme l’enrichissement en placeaux, le délianage et en second lieu, celui de ses environs par des vulgarisations d’activités génératrices de revenu autres que l’exploitation des forêts naturelles telles l’agroforesterie, le reboisement, l’apiculture. Des patrouilles fréquentes et une délimitation de la station forestière s’avèrent aussi nécessaires.

Systématique évolutive et biogéographie de Angraecum (Orchidaceae, Angraecinae) à Madagascar

Le genre Angraecum est un groupe d’orchidées tropicales qui compte environ 221 espèces réparties en Afrique subsaharienne, dans l’ouest de l’Océan Indien, et au Sri Lanka. Plus de la moitié des espèces se trouvent à Madagascar, dont au moins 90% sont endémiques à l’île. L’étude systématique et taxonomique du genre Angraecum a toujours été problématique à cause de sa grande diversité morphologique. Pour faciliter la classification, des sections ont été établies dont la plus connue est celle de Garay (1973), qui regroupe les espèces sous 19 sections. Plusieurs analyses phylogénétiques avaient montré que le genre Angraecum et les sections de Garay ne sont pas monophylétiques. Cependant, aucune révision systématique n’a été apportée à cause du faible échantillonnage dans ces analyses. En incorporant un plus grand nombre d'espèces et en ajoutant d’autres caractères morphologiques dans l’analyse, nous avons apporté une plus grande résolution à la reconstruction phylogénétique du groupe. Cette résolution concerne surtout les nœuds plus profonds qui représentent les différents clades à l’intérieur d'Angraecum, qui correspondent à des sections naturelles. A partir de ces clades, nous avons redéfini 14 sections monophylétiques toute en reconnaissant cinq nouvelles. Grâce à cette nouvelle phylogénie d'Angraecum, nous avons pu étudier la diversification du genre et de la sous-tribu Angraecinae en utilisant des méthodes macroévolutives, notamment les roles joués par les traits floraux dans la spéciation, tout en l'interprétant grâce aux histoires géologique et paléoclimatique. Le modèle de diversification chez les Angraecinae semble avoir été celui communément rencontré dans les forêts tropicales humides, c’est-à-dire une diversification par accumulation graduelle d’espèces à travers le temps et non pas une radiation adaptative rapide, comme souvent observée chez des lignées animales malgaches. Plusieurs caractères morphologiques jouent un rôle important dans la diversification des espèces d'Angraecum. Le début de la diversification d'Angraecum à Madagascar coïncide avec le mouvement progressif de l’île vers le nord, l’établissement de la mousson dans la partie nord de l’île durant le Miocène, et l’expansion de la forêt tropicale malgache pendant cette période. Notre étude de l’histoire biogéographique des Angraecinae suggère une origine malgache de la sous-tribu et du genre Angraecum. On observe de la dispersion à longue distance à partir de Madagascar vers le reste du monde dans le genre Angraecum. La forêt tropicale humide du Nord Est de Madagascar est le point de départ de la diversification des espèces d'Angraecum. Le premier événement de dispersion a débuté à l’intérieur de l’île vers la fin du Miocène. Cet évènement est marqué par une migration du Nord Est vers le centre de Madagascar. Par ailleurs, la majorité des événements de dispersion à longue distance se sont produits durant le Pliocène-Pléistocène à partir soit du centre, soit du Nord Est de l'île. On assiste à des migrations indépendantes vers l’Afrique de l’est et les Comores d’une part, et vers les Mascareignes d’autre part. Un seul événement fondateur ayant conduit à l’apparition de la section Hadrangis est observé dans les Mascareignes. La saison cyclonique joue un rôle significatif dans la dispersion à longue distance des graines d’orchidées, comparée aux vents dominants qui soufflent dans la région ouest de l’Océan Indien, notamment l’alizé et la mousson. La similarité des niches écologiques a facilité l’expansion des espèces d'Angraecum dans les Comores et les Mascareignes.

Systématique évolutive et biogéographie de Angraecum (Orchidaceae, Angraecinae) à Madagascar

Le genre Angraecum est un groupe d’orchidées tropicales qui compte environ 221 espèces réparties en Afrique subsaharienne, dans l’ouest de l’Océan Indien, et au Sri Lanka. Plus de la moitié des espèces se trouvent à Madagascar, dont au moins 90% sont endémiques à l’île. L’étude systématique et taxonomique du genre Angraecum a toujours été problématique à cause de sa grande diversité morphologique. Pour faciliter la classification, des sections ont été établies dont la plus connue est celle de Garay (1973), qui regroupe les espèces sous 19 sections. Plusieurs analyses phylogénétiques avaient montré que le genre Angraecum et les sections de Garay ne sont pas monophylétiques. Cependant, aucune révision systématique n’a été apportée à cause du faible échantillonnage dans ces analyses. En incorporant un plus grand nombre d'espèces et en ajoutant d’autres caractères morphologiques dans l’analyse, nous avons apporté une plus grande résolution à la reconstruction phylogénétique du groupe. Cette résolution concerne surtout les nœuds plus profonds qui représentent les différents clades à l’intérieur d'Angraecum, qui correspondent à des sections naturelles. A partir de ces clades, nous avons redéfini 14 sections monophylétiques toute en reconnaissant cinq nouvelles. Grâce à cette nouvelle phylogénie d'Angraecum, nous avons pu étudier la diversification du genre et de la sous-tribu Angraecinae en utilisant des méthodes macroévolutives, notamment les roles joués par les traits floraux dans la spéciation, tout en l'interprétant grâce aux histoires géologique et paléoclimatique. Le modèle de diversification chez les Angraecinae semble avoir été celui communément rencontré dans les forêts tropicales humides, c’est-à-dire une diversification par accumulation graduelle d’espèces à travers le temps et non pas une radiation adaptative rapide, comme souvent observée chez des lignées animales malgaches. Plusieurs caractères morphologiques jouent un rôle important dans la diversification des espèces d'Angraecum. Le début de la diversification d'Angraecum à Madagascar coïncide avec le mouvement progressif de l’île vers le nord, l’établissement de la mousson dans la partie nord de l’île durant le Miocène, et l’expansion de la forêt tropicale malgache pendant cette période. Notre étude de l’histoire biogéographique des Angraecinae suggère une origine malgache de la sous-tribu et du genre Angraecum. On observe de la dispersion à longue distance à partir de Madagascar vers le reste du monde dans le genre Angraecum. La forêt tropicale humide du Nord Est de Madagascar est le point de départ de la diversification des espèces d'Angraecum. Le premier événement de dispersion a débuté à l’intérieur de l’île vers la fin du Miocène. Cet évènement est marqué par une migration du Nord Est vers le centre de Madagascar. Par ailleurs, la majorité des événements de dispersion à longue distance se sont produits durant le Pliocène-Pléistocène à partir soit du centre, soit du Nord Est de l'île. On assiste à des migrations indépendantes vers l’Afrique de l’est et les Comores d’une part, et vers les Mascareignes d’autre part. Un seul événement fondateur ayant conduit à l’apparition de la section Hadrangis est observé dans les Mascareignes. La saison cyclonique joue un rôle significatif dans la dispersion à longue distance des graines d’orchidées, comparée aux vents dominants qui soufflent dans la région ouest de l’Océan Indien, notamment l’alizé et la mousson. La similarité des niches écologiques a facilité l’expansion des espèces d'Angraecum dans les Comores et les Mascareignes.

Merovingian ring-fort

One could argue that there are many approaches to site specifically as there are specific sites. Each site has a variety of influences such as visibility and natural and cultural histories. Human impositions that endure do so because of some canniness, some appreciation of how the current will live with the past.

Dung beetle communities in Madagascar

The traditional aim of community ecology has been to understand the origin and maintenance of species richness in local communities. Why certain species occur in one place but not in another, how ecologically apparently similar species use resources, what is the role of the regional species pool in affecting species composition in local communities, and so forth. Madagascar offers great opportunities to conduct such studies, since it is a very large island that has been isolated for tens of million of years. Madagascar has remarkable faunal and floral diversity and species level endemism reaches 100% in many groups of species. Madagascar is also exceptional for endemism at high taxonomic levels and for the skewed representation of many taxa in comparison with continental faunas. For example, native ungulates that are dominant large herbivorous mammals on the African continent are completely lacking in Madagascar. The largest native Malagasy herbivores, and the main dung producers for Malagasy dung beetles, are the endemic primates, lemurs. Cattle was introduced to Madagascar about 1,000 yrs ago and is today abundant and widespread. I have studied Malagasy dung beetle communities and the distributional patterns of species at several spatial scales and compared the results with comparable communities in other tropical areas. There are substantial differences in dung beetle communities in Madagascar and elsewhere in the tropics in terms of the life histories of the species, species ecological traits, local and regional species diversities, and the sizes of species geographical ranges. These differences are attributed to Madagascar s ancient isolation, large size, heterogeneous environment, skewed representation of the mammalian fauna, and recent though currently great human impact.

Dung beetle radiations in Madagascar

Speciation on islands is affected by island size and the range of habitats and resources available and often also by limited interactions with other taxa. An ancestral population may evolve into a large number of species via an adaptive radiation. In Madagascar, most groups of animals and plants have radiated on the island, having arrived via oceanic dispersal during the long isolation of Madagascar. Characteristic features of Malagasy biota are exceptionally high level of endemism, high species richness as well as lack of many higher taxa that are dominant on the African mainland. Malagasy dung beetles are dominated by two tribes, Canthonini and Helictopleurina, with more than 250 endemic species. In this thesis I have reconstructed molecular phylogenies for the two tribes using several gene regions and different phylogenetic methods. Evolution of closely related species and among populations of the same species was examined with haplotype networks. The Malagasy Canthonini consists of three large lineages, while Helictopleurina forms a monophyletic group. The ancestors of each of the four clades colonised Madagascar at different times during Cenozoic. The subsequent radiations differ in terms of the number of extant species (from 37 to more than 100) and the level of ecological differentiation. In addition, Onthophagini (6 species) and Scarabaeini (3) have colonised Madagascar several times, but they have not radiated and the few species have not entered forests where Canthonini and Helictopleurina mostly occur. Among the three Canthonini radiations, speciation appears to have been mostly allopatric in the oldest and the youngest clades, while in the Epactoides clade sister species have diverged in their ecologies but have similar geographical distributions, indicating that speciation may have occurred in regional sympatry. The most likely isolating mechanisms have been rivers and forest refugia during dry and cool geological periods. Most species are generalists feeding on both carrion and dung, and competition among ecologically similar species may prevent their coexistence in the same communities. Some species have evolved to forage in the canopy and a few species have shifted to use cattle dung, a new resource in the open habitats following the introduction of cattle 1500 years ago. The latter shift has allowed species to expand their geographical ranges.

Carabid beetles (Coleoptera, Carabidae) as indicators of environmental change in Ranomafana National Park, Madagascar

Growing human populations and increasing exploitation of natural resources threaten nature all over the world. Tropical countries are especially vulnerable to human impact because of the high number of species, most of these endemic and still unknown. Madagascar is one of the centers of high biodiversity and renowned for its unique species. However, during the last centuries many endemic species have gone extinct and more are endangered. Because of high natural values, Madagascar is one of the global conservation priorities. The establishment of Ranomafana National Park (RNP) was intended to preserve the unique nature of Madagascar. Containing several endemic and threatened species, Ranomafana has been selected as one of UNESCO’s World Natural Heritage sites. However, due to strong human pressures the region immediately surroundings the protected area has severely degraded. Aims of this thesis were to inventory carabid fauna in RNP and evaluate their use as indicators of the environmental change. Carabid beetles were collected from protected area (secondary and primary forests) and from its degraded surrounding area. Collecting was mostly conducted by hand during years 2000-2005. Species compositions between the protected area and its surroundings were compared, and species habitat preferences and seasonal variations were studied. In total, 4498 individuals representing 127 carabid species (of which 38 are new species) were collected. Species compositions within and outside of the protected area were markedly different. Most of the species preferred forest as their primary habitat and were mainly collected from trees and bushes. Their value as indicators is based on their different habitat requirements and sensitivity to environmental variables. Some of the species were found only in the protected forest, some occupied also the degraded forests and some preferred open areas. Carabid fauna is very species rich in Ranomafana and there are still many species to be found. Most of the species are arboreal and probably cannot survive in the deforested areas outside the park. This is very likely also the case for other species. Establishment and continued protection of RNP is probably the only way to conserve this globally important area. However, new occupations and land use methods are urgently needed by the local people for improving their own lives while maintaining the forest intact.

The Rocky Road of Social Sustainability : The Impact of Integrated Biodiversity Conservation and Development on the Local Realities in Ranomafana National Park, Madagascar

The objective of this study is to examine the social impacts of the integrated conservation and development project (ICDP) aimed at biodiversity conservation and local socio-economic development in the Ranomafana National Park (RNP), Madagascar. Furthermore, the study explores social sustainability and justice of the ICDP in Ranomafana. This ethnographically informed impact study uses of various field methods. The research material used consists of observation, interviews (key-person and focus group), school children's writings, official statistics and project documents. Fieldwork was conducted in three phases in 2001, 2002 and 2004 in twelve villages around the park, as well as in neighbouring areas of Ranomafana. However, four of those twelve villages were chosen for closer study. This study consists of five independent articles and a concluding chapter. Social impacts were studied through reproductive health indicators as well as a life security approach. Equity and distribution of benefits and drawbacks of ICDP were analysed and the actors related to the conservation in Ranomafana were identified. The children and adolescents' environmental views were also examined. The reproductive health indicators studied showed a poor state of reproductive health in the park area. Moreover, the existing social capital in the villages seemed to be fragmented due to economic difficulties that were partly caused by the conservation regulations. The ICDP in Ranomafana did not pay attention to the heterogeneity of the affected communities even though the local beneficiaries of the ICDP varied according to their ethnicity, living place, wealth, social position and gender. In addition, various conservation actors (local people in various groups, local authorities, tourist business owners, conservation NGOs and scientists) contest their interests over the forest, conservation and its related activities. This study corroborates the same type of evidence and conclusions discussed in other similar cases elsewhere: so called social conservation programmes still cannot meet the needs of the people living near the protected areas; on the contrary, they even have a reverse impact on the people's lives. A fundamental misunderstood assumption in the conservation process in Ranomafana was to consider the local people as a problem for biodiversity conservation. Major reasons for the failure of the ICDP in Ranomafana include a lack of local institutions that would have been able to communicate as equals with the conservation NGOs as well as to transfer the tradition of the authoritarian governance in conservation management together with the over-appreciation of scientific biodiversity, and lack of will to understand the local people's rights to use the forest for their livelihoods.