The Eco-Geo-Clim model: explaining Madagascar’s endemism

Abstract

Pleistocene paleoclimatic oscillations have had a major influence on the hydrological balance in Madagascar, from the scale of individual sites to watersheds. Water availability is one of the major factor influencing plant and animal life. An Eco-Geo-Clim model is considered here that encompasses ecological and geomorphological features in the context of changing climate to identify areas where water remained available during the driest periods, but also how water availability increased again when climatic conditions become warmer and wetter. This model is applied to a portion of western Madagascar encompassing the Tsiribihina and Mangoky watersheds and the Central Menabe center of endemism to describe the mechanism leading to landscape-level evolution and especially the distribution patterns observed today in some of the island’s endemic animal species, comparing narrowly vs. broadly endemic taxa. Resume Les oscillations paleoclimatiques au cours du Pleistocene ont influence tous les termes du bilan d'energie stationnel (rayonnements, flux de chaleur latente, flux de chaleur dans le sol et flux de chaleur sensible). Associees aux precipitations, ces fluctuations ont controle les bilans hydriques stationnels. Les bilans hydrologiques des bassins versants sont l'integration spatiale et temporelle de ces bilans hydriques. La vegetation et plus generalement la biomasse vegetale sont dependantes de ces deux types de bilans. L'interface entre l'atmosphere et la vegetation est occupee par les sols et les formations superficielles, celles-ci sont le resultat de la degradation des roches et de l'erosion des versants. Lorsqu'ils existent, ces sols ou geosols sont herites de periodes humides anterieures. La disponibilite en eau est l'element majeur de la vie vegetale et animale, or celle-ci a fluctue au cours du Pleistocene ; lors de periodes seches, les bilans sont deficitaires, la biomasse diminue, l'erosion hydrique domine l'alteration, le paysage entier evolue d'amont en aval. Lors des bilans hydriques humides le retour vers un etat voisin de l'actuel n'a pas ete immediat car chaque composante du milieu naturel possede une resilience temporelle propre. La proximite d'un bilan hydrique stationnel positif est indispensable a la survie de la faune et de la flore sylvicoles. Dans le cas de l'endemisme a Madagascar, cette difficulte a ete resolue de deux manieres opposees et a produit deux types d'endemisme. D'une part par l'existence de cours d'eau prenant leurs sources a haute altitude, d'autre part par certains reliefs residuels dans lesquels l'eau libre existe exceptionnellement. 1) Au cours du Pleistocene, les hauts reliefs ont eu une alimentation permanente en precipitations, les sources et les cours d'eaux ont ete alimentes, les ripisylves sont restees humides. A l'oppose, lors des periodes seches, l'aval des bassins versants a ete sec, les ecoulements discontinus, les forets ont recule, les animaux associes ont disparu. Ce n'est pas le cas de sous bassins versants dans lesquels un ecoulement a ete perenne et ou la foret et sa faune associee ont pu subsister. 2) Dans certaines parties basses, profitant de specificite geologiques et geomorphologiques, des milieux exceptionnels ont facilite la conservation, la transformation et l'evolution de certaines especes endemiques. Ce processus est denomme modele Eco-Geo-Clim.