Le climat représente l’ensemble des facteurs atmosphériques (Pluie, vent, température.) régnant dans une région donnée et ce pendant une longue période. L’étude des écosystèmes permet de constater que les êtres vivants animaux et végétaux ont des aires de répartitions déterminées et organisées ce qui laisse à penser que cette répartition est due aux conditions climatiques de chaque aire.

Quels sont les paramètres et facteurs du climat ?
Comment mesurer les variations de ces facteurs ?
Quels sont les aspects de l’influence du climat dans la répartition des êtres vivants ?
Comment maitriser les conditions climatiques afin d’améliorer les conditions de vie des êtres vivants?

Les facteurs climatiques et leurs mesures

Les facteurs climatiques sont des variables mesurables. En fonction de la nature du facteur climatique étudié, on applique une mesure appropriée.

La température :

Variable climatique mesurée quotidiennement sous abri (à l’ombre) à 1,5m du sol. L’appareil utilisé est le thermomètre. Chaque jour deux valeurs de températures sont mesurées :

La température minimale (m) : Vers le lever du jour
La température maximale (M) : au cours de l’après-midi.

Ces deux valeurs permettent de mesurer d’autres paramètres thermiques :

La moyenne de la température minimale hebdomadaire, mensuelle ou annuelle (m)
La moyenne de la température maximale hebdomadaire, mensuelle ou annuelle (M)
La moyenne de la température mensuelle ou annuelle T avec la formule : T= 1/2 x (M + m)
L’amplitude thermique : A = (M-m)

Les unités de la température :

Le degré Celsius (°C)
Le degré Kelvin. °K = °C + 273
Autres unités : Fahrenheit (°F), Rankine (°R, °Ra), Réaumur (°Ré, °Re)

La pluviométrie:

Mesure du volume de pluie précipitée sur une surface de sol. L’appareil utilisé est le pluviomètre. L’unité utilisée est le mm, sachant que chaque 1mm représente le volume de 1 litre de pluie précipité sur une surface de 1m². La pluviométrie peut être mesurée quotidiennement, mensuellement ou annuellement. La pluviométrie annuelle est mesurée représente la somme des précipitations mensuelles (représentant la somme des précipitations quotidienne durant chaque mois de l’année)

La vitesse du vent:

Le dispositif utilisé est l’anémomètre. L’unité de mesure est :

Le Km/h
Le nœud (Kt) : 1 nœud = 1,852 km/h
Le mile/heure (mph) : 1mph = 1,60934 Km/h
La durée d’ensoleillement

Le dispositif utilisé pour la mesure est l’héliographe. L’unité de mesure est affichée en nombre d’heure d’ensoleillement total durant une journée.

L’intensité de la lumière:

Le dispositif utilisé est le Luxmètre qui sert à mesurer le flux lumineux sur une unité de surface du sol. L’unité de mesure est le Lux (lx)

L’humidité de l’air:

Le dispositif utilisé est l’hygromètre qui sert à mesurer la quantité ou la masse de la vapeur d’eau comprise dans un volume ou masse d’air. On distingue :

L’humidité absolue : Ha = La quantité de la vapeur d’eau contenu dans chaque 1m³ mesurée en g/m³

L’humidité relative : Hr = Le rapport entre la quantité d’eau dans l’air (mesurée à un instant donné et dans une température précise) et la quantité d’eau dans l’air en saturation. Hr = 100% x H1/H2

Avec :

H1 = Quantité d’eau dans l’air au moment t et la température T
H2 = Quantité d’eau dans l’air à saturation.

Parmi ces multiples facteurs climatiques on s’intéresse, généralement, à l’étude de deux facteurs essentiels : La pluviométrie et la Température dont les variations au cours d’une période donnée (mois, années) sont représentées sous formes de diagramme.

La représentation graphique des variations des facteurs climatiques

La température.

Généralement on représente les variations des moyens de températures ‘’T’’ au cours de l’année.

La pluviométrie.

Les variations de la pluviométrie sont représentées sous forme de tracé présentant les valeurs mensuelles de précipitations au cours d’une année.

Le Diagramme ombrothermique.

La répartition des êtres vivants dans les différents écosystème est gouvernée par les deux facteurs climatiques simultanément, et c’est ainsi que Bagnouls et Gaussen (1953) ont proposé un diagramme qui présente la relation entre pluviométrie et température pouvant expliquer la présence ou l’absence d’une telle espèce dans un milieu donné : C’est le diagramme Ombrothermique. La réalisation de ce diagramme exige que :

Le diagramme est composé de 3 axes : Un axe des abscisses représentant les mois de l’année, deux axes d’ordonnées : Le premier pour la précipitation et le deuxième pour la température.
Chaque graduation sur l’axe des précipitation (droit) est équivalente au double de la graduation sur l’axe de la température (gauche)

L’analyse du diagramme ombrothermique permet de distinguer deux intervalles :

Un intervalle dans les deux extrémités : où la courbe des précipitations est en dessus de celle de la température : Période humide de l’année
Un intervalle au centre : La période sèche où la courbe des variations des moyennes de températures est en dessus de celle des précipitations.

Rôle des facteurs climatiques dans la répartition des êtres vivants

Chez les plantes : La répartition du cèdre au Maroc

Quelques caractéristiques

Les forêts du cèdre (cédraies) au Maroc occupent une surface de presque 133000 ha. Le cèdre une espèce appartenant au conifères (Arbre dont les organes reproducteurs sont en forme de cônes) pouvant atteindre des hauteurs considérables (30 m à 40 m) avec des racines qui s’étendent horizontalement près de la surface du sol ou parfois même sur la surface de la terre.

Les cédraies du Maroc sont réparties dans les régions montagneuses du Moyen-Atlas, la partie est du Haut-Atlas et au Rif.

Cette répartition permet de proposer quelques hypothèses concernant les facteurs responsables de la localisation des cédraies dans des zones limitées :

La répartition est due à l’action des facteurs édaphiques
Cette répartition est gouvernée par l’effet des facteurs climatiques
La localisation des cédraies est due à l’intervention des facteurs biotiques représentés par les relations entre cette espèces et d’autres espèces végétales et animales occupant le même milieu.

Quelques données édaphiques et climatiques.

- La nature du sol de quelques cédraies du Maroc

Les différentes localités où le cèdre est répandu n’ont pas toutes la même nature de sol ; on y trouve des sols acides (quartzite, grès, sable, schiste.) mais aussi des sols basiques tels que le calcaire d’une part, et d’autre part les caractéristiques de structure, texture, capacité de rétention d’eau sont largement différentes d’un sol à un autre. On en déduit alors que la répartition du cèdre n’est pas due aux facteurs édaphiques.

- Données climatiques

Les études effectuées sur les cédraies au monde ont révélé que le cèdre nécessite des précipitations annuelles supérieures de 600mm/an et une moyenne annuelle de température entre 7° à 14°. Des études au Maroc sur quelques stations ont permit d’voir les résultats suivants :

T_annuelle : Moyenne annuelle de la température calculée par la somme des moyennes de température mensuelles divisé sur 12
Pa : Précipitation annuelle = somme des précipitation mensuelles
+ : Présent - : Absent

On constate que :

L’ensemble des stations reçoivent des précipitations annuelles normales (supérieures à 600mm)
Les stations Azrou et Tanger malgré les fortes précipitations ont une T annuelle élevée
Le cèdre pousse à Ain Kahla et non pas à Tanger malgré que la deuxième station reçoit plus de précipitations, alors que de point de vue T annuelle , celle de Ain Kahla est plus basse.

Afin de mettre en évidence cet effet commun du facteur température-précipitation on propose les données suivantes:

Le tableau présente une multitude de données numériques donc difficile de les analyser, et donc on les convertit en diagrammes ombrothermiques.

Analyse et déduction :

Au niveau des station où le cèdre s’absente (Tanger et Azrou) on constate que la durée de la période sèche est plus longue que celles des stations où l’espèce pousse (Kétama et Ain Kahla). Et ainsi la durée de la période sèche de l’année est un facteur déterminant dans la répartition du cèdre.

Interprétation :

Les racines du cèdre poussent horizontalement et donc l’eau parvient aux racines soit directement des pluies ou en l’absorbant des parties supérieures du sol du fait que ces racines ne peuvent pas atteindre les eaux emmagasinées dans les horizons inferieur. Dans la région de Tanger et Azrou, pendant la saison sèche de l’année (l’été), les horizons superficiels du sol se dessèchent, la plante ne peut plus satisfaire ses besoins en eau (et sels minéraux dissouts) et ainsi meurt. Alors que dans la région de Ketama et Ain Kahla, la plante peut supporter la saison sèche du fait de sa courte durée.

Les facteurs de variations paramètres climatiques au niveau national.

Au Maroc (comme c’est le cas de autres pays du globe) la dominance d’un seul type de climat (de point de vue moyennes de température et précipitations) parait impossible du fait de l’intervention de plusieurs facteurs dans la variation de ces paramètres climatiques.

Effet de l’altitude :

De façon générale une station située en haute altitude reçoit plus de pluies et moins de température que d’autres stations dont l’altitude est plus faible.

En prenant en considération l’effet de ce facteur, les régions du moyen atlas reçoivent (en principe) plus de précipitations par rapport aux régions du plateaux central. Mais ce n’est pas toujours le cas : à l’est de Midelt, et malgré l’altitude élevée la région reçoit moins de précipitations.

Effet de la distance de la mer

On propose d’étudier le cas de quatre stations au Maroc :

On constate que :

Les quatre stations sont (presque) sur la même ligne de latitude.
Malgré que l’altitude augmente de Safi vers Benguerir les précipitations diminuent au lieu d’augmenter
La distance entre la station et la mer augmente de Safi (ville côtière) vers Benguerir et ce en parallèle avec l’augmentation des précipitations dans le même sens.

On déduit donc que la distance séparant la région de la mer est un facteur gouvernant les variations de précipitations. On peut constater le même effet concernant la température ; les villes côtières reçoivent moins de température que les villes dites internes.

L’effet de la latitude

Afin de mettre en évidence l’impact de ce facteur sur les facteurs climatiques on propose l’étude des données du tableau suivant :

On constate que :

Les quatre stations sont toutes côtières
L’altitude n’a pas d’effet du fait que deux stations ayant la même altitude (Tanger et Safi) ne reçoivent pas les mêmes précipitations annuelles.
Les quatre stations sont réparties selon un sens du nord (Tanger) vers le sud (Agadir)

On en déduit alors que la latitude est l’un des facteurs de variations des paramètres climatiques.

Bilan :

L’intervention de ces différents facteurs et leurs impacts sur les valeurs de température et de précipitation dans chaque région du Maroc a permit de subdiviser ce dernier, de point de vue conditions climatiques, en différents domaines. Cette subdivision se fait en exploitant les valeurs de température (température minimale du mois le plus froid de l’année) et aussi les précipitations annuelles :

En fonction de la température minimale du mois le plus froid ‘’m’’ (généralement Décembre ou Janvier) :
- Domaine à hiver très froid : m < 0°C
- Domaine à hiver froid : 0°C ≤ m ≤ 3°C
- Domaine à hiver tempéré : 3°C ≤ m ≤ 7°C
- Domaine à hiver chaud : m > 7°C
En fonction des précipitations annuelles ‘’Pa’’ :
- Domaine humide : 700mm ≤ Pa < 2000mm
- Domaine aride : 100mm ≤ Pa < 700mm
- Domaine saharien : Pa < 100mm

Cette subdivision ne prend pas en considération l’effet simultané des deux facteurs (température et précipitations) et aussi l’impact des facteurs de variations des paramètres climatiques (altitude, latitude, …).

Afin d’inclure l’effet simultané des deux facteurs T et Pa en même temps sur la répartition des êtres vivants, Louis Emberger (Botaniste français) a proposé en 1930 la formule du Quotient pluviométrique dont la formule est la suivante :

Avec :

Q= Le quotient pluviométrique
Pa = Précipitations annuelle (mm)
M= Température maximale durant le mois le plus chaud de l’année, mesuré en °K (°K = °C + 273)
m= Température minimale durant le mois le plus froid de l’année calculée en °K
(M+m)/2 = Moyenne annuelle de température (°K)
(M-m) = L’amplitude thermique (°K)

En se basant sur ce quotient, L. Emberger a proposé un diagramme qui tient en compte ces différents paramètres climatiques : Le diagramme bioclimatique qui permet d’interpréter la présence d’une telle espèce dans une région précise et limitée du Maroc.

Exemples :

Tanger se trouve dans un domaine (étage) subhumide à hiver chaud
Tifelt se trouve dans un domaine semi-aride à hiver tempéré.

L’aire de répartition (des êtres vivants).

En exploitant le diagramme bioclimatique d’Emberger on a pu mettre en évidence les conditions climatiques nécessaires au bon développement des êtres vivants animaux et végétaux. On propose d’étudier le cas de la Thuya et son aire de répartition au Maroc. Le tableau suivant présente des données climatiques des stations aux limites de l’aire de répartition de cette espèce au Maroc.

La représentation de l’aire de répartition de la Thuya se fait en représentant les 5 stations dans le diagramme bioclimatique et les joindre comme présenté dans la figure suivante.

L’aire de répartition permet de mettre en évidence les régions du Maroc susceptibles de représenter un milieu de ce naturel de l’espèce étudiée.

Exemple : le tableau suivant présente des données climatiques de quelques stations du Maroc. Déterminer les stations appropriées au développement naturel de la Thuya.

Travail à faire :

a- Calculer le quotient pluviométrique. En utilisant la formule du quotient et en prenant en considération que les températures m et M sont calculées en °K

b- Représenter les stations dans le diagramme bioclimatique.

c- Déterminer les stations cherchées.

Les stations dans lesquelles l’espèce peut se développer naturellement sont celle appartenant à l’aire de répartition : Azrou et Kénitra.

Variations des conditions climatiques dans le même étage bioclimatique : l’influence de la topographie.

Les conditions climatiques peuvent changer au niveau du même étage bioclimatique suite à l’intervention de quelques facteurs externes tels que la topographie de la région, cette dernière aura un grand impact sur la répartition des êtres vivants et surtout sur la végétation.

Analyse:

On constate que la végétation sur chaque versant est particulière.

Interprétation :

Afin d’identifier cette nouvelle relation entre la topographie de la région et son climat, on propose l’étude des données suivantes :

La topographie de la région permet de modifier les conditions climatiques du fait que les flancs ou versants face au sud (le versant nord) sont exposés à de fortes températures et donc abriteront des espèces spécifiques et différentes de celles poussant sur le flanc exposé au nord (le versant sud) qui reçoit moins de température et d’ensoleillement et favorise, donc, le développement d’un autre type de végétation. L’intervention du facteur de la topographie sera, donc, à l’origine de la création de petits étages climatiques au sein même de la zone bioclimatique : Ce sont les microclimats.

Rôles des facteurs climatiques dans la répartition des espèces animales

Généralement, l’impact des facteurs et conditions climatiques est nettement observable, mesurable et mieux étudié chez les végétaux, alors que cet impact est moins étudié ou observé chez les animaux du fait de leur déplacement ou même migration (oiseaux) afin de changer leur milieu de vie et ainsi chercher les conditions favorables pour leur développement dans d’autres milieux. Dorénavant, quelques cas d’étude de cet impact sur les animaux peuvent faire sujet d’étude.

Influence de la température : La zone optimale et la zone de tolérance

Afin d’étudier ce cas (chez Les fourmis brunes) on propose les données suivantes :

Représentation graphique.

Analyse et déductions :

On appelle la zone 1 la zone optimale qui représente l’intervalle thermique favorable au bon développement de l’espèce. Au sein de cet intervalle, l’espèce préfère une température de 27°C pour un bon développement exprimé en nombre d’individus : c’est la température optimale.

L’espèce ne peut pas vivre dans des températures inférieures de 10°C ou supérieures à 44°C, alors qu’elle peut tolérer toutes les valeurs de températures entre ces deux limites. On appelle cet intervalle entre la température minimale et la température maximale la zone de tolérance.

De façon générale, la présence des espèces animales dans un milieu de vie est conditionnée par les facteurs climatiques soit de façon directe, tel le cas de l’influence de la température, ou de façon indirecte (le cas fréquent) du fait de leur système ou régime alimentaire fondé sur des types particuliers de végétation qui ne peut exister que dans des conditions bien déterminer de température et de pluviométrie (et autres facteurs climatiques).

Influence de l’humidité : Cas des souris kangourous

À la différence des souris normales, cette espèce de souris peut vivre dans des régions moins humides. Le tableau suivant permet d’étudier ce cas et le comparer avec le cas normal.

Analyse et déduction :

Les souris normales, des régions humides, perdent plus d’eau sous forme d’urine, alors que les souris kangourou ont pu s » adapter avec leur milieu de vie en préservant plus d’eau (dans leurs corps) représenté par la réduction du pourcentage de l’urine, et donc la présence de chaque espèce dans une région donnée est conditionnée par le taux d’humidité du milieu.

Influence de la température et de l’humidité

L’influence des facteurs climatiques ne s’exerce de façon indépendante l’un de l’autre, mais e sont des actions et influences qui se font de façons parallèles. Dans ce cas d’étude nous nous intéressons à l’étude de l’impact de deux caractères à la fois, température et humidité, sur la répartition de la coccinelle qu’on cherchait à intégrer dans un nouveau milieu (la région de Midelt) pour des raisons de lutte biologique contre des insectes parasites (la cochenilles) qui détruit les cultures des arbres fruitiers (pommier et orangers) de la région.

Les données climatiques nécessaires aux bons développements des coccinelles sont représentées sur le tableau suivant :

Le tableau suivant présente des données climatiques de la station de Midelt.

A partir du tableau on cherche la probabilité de pouvoir intégrer la coccinelle dans la région de Midelt.

Travail à faire :
- Réaliser l’éco-climatogramme de l’espèce animale : Diagramme rectangulaire représentant les conditions d’humidité-Température nécessaire pour le bon développement de l’espèce. Les limites de l’éco-climatogramme sont tracées par les combinaisons des valeurs extrêmes des deux facteurs climatiques.

- Réaliser le climatogramme de Midelt : sur le précédent diagramme on trace un nouveau diagramme résultant de la jonction des 12 points représentatifs des intersections de la valeur de la température et de l’humidité pour chaque mois de l’année pour la station étudiée.

Analyse et déductions:

On remarque que les deux diagrammes présentent une aire d’intersection très limitée et vers la limite inferieure de la zone de tolérance, ainsi, la région de Midelt ne présente pas le milieu adéquat au bon développement de l’espèce de façon naturelle. Alors que si, dans d’autres cas, cette intersection se fait dans la zone optimale, la région aura ainsi toutes les conditions climatiques (température te humidité) favorables au bon développement de l’espèce.

Influence des facteurs climatiques sur le comportement des êtres vivants.

L’action des facteurs climatiques sur les êtres vivants ne se limites pas dans la gestion de leur répartition mais aussi à des impacts sur le comportement de l’espèce au cours de l’année.

Impact sur les végétaux.

Les plantes annuelles, ne pouvant pas résister aux conditions hivernales défavorables, disparaissent en laissant des graines, résistants, qui peuvent pousser lorsque les conditions climatiques favorables se rétablissent.

Les plantes vivaces, plus résistantes, de façon totale ou partielle, vont pouvoir vivre plusieurs années. En automne, les arbres (ex. Le platane) et les arbustes (ex. vigne) dont les feuilles sont caduques, vont perdre ses dernières, alors que sur leurs branches, des bourgeons bien protégés vont résister au froid et à la pluie par leurs écailles. D’autres espèces vivaces (ex. Tulipes, Dahlia, Iris) perdent les feuilles et aussi leurs tiges en conservant la partie souterraines (bulbes et rhizomes) résistantes et qui vont servir pour une nouvelle régénération, des parties disparues, durant le printemps suivant lorsque les conditions climatiques favorables se rétablissent.

Impact sur les animaux :

A l’opposé des végétaux, les animaux sont en mouvement continu, et ainsi peuvent développer plusieurs aspects de résistances contre le changement des conditions climatiques :

La migration : La cigogne blanche peut changer radicalement de milieu en migrant d’une région vers une autre dont les conditions climatiques sont favorables.
L’hibernation : Le Loir, La grenouille, Les ours… peuvent hiberner (dormir) tout l’hiver en attendant l’amélioration des conditions climatiques (le printemps)
D’autres animaux peuvent supporter les conditions défavorables en conservant de l’eau dans leur corps tels que le dromadaire, ou développer un tissu adipeux (graisses) en plus d’une fourrure très épaisse pour pouvoir faire face aux conditions climatiques défavorables durant les hivers.

Amélioration des conditions climatiques.

Depuis l’antiquité, l’homme cherche d’améliorer le rendement de ses cultures surtout agricoles en appliquant quelques techniques pour changer les conditions climatiques, régionales ou locales, en faveur d’un meilleur développement de ses cultures. Parmi les techniques utilisées :

Amélioration du rendement des cultures: Les serres

Le principe : L’effet de serre

La serre piège les radiations solaires durant la journée, le sol s’échauffe et émet, pendant la nuit des rayonnements infra-rouge qui tentent de s’échapper à l’extérieur de la serre, mais la présence du film de la vapeur d’eau sur la face interne de la serre, ces mêmes rayons seront emprisonnés à l’intérieur de la serre d’où l’augmentation de la température.

Quelques applications et résultats.

Le tableau suivant présente quelques données de différentes applications de cette techniques et son effet sur le rendement des cultures.

Analyse et déductions :

On constate que les différentes cultures augmentent de rendement dans le cas de l’utilisation des serres, surtout lorsqu’elles sont climatisées.

L’utilisation des serres permet :

L’augmentation de la productivité des cultures
L’amélioration de la qualité des cultures
Anticiper la date normale de la maturation des produits agricoles
La culture de produits non appropriées aux conditions climatiques réelles (culture de plantes tropicales au Maroc)

Amélioration de la production animale

Afin d’améliorer la production d’une espèce il est impératif d’améliorer ses conditions de vie de point température, nourriture, éclairage, humidité, favoriser sa reproduction (les accouplements) … le tableau suivant présente de données sur la production chez les poules.

Analyse et déductions :

On constate que lorsqu’on prolonge la durée de la phase lumineuse, le nombre d’œufs par poule augmente, ce qui permet la diminution du prix et ainsi un bon rendement pour l’éleveur.

A partir de ces résultats on peut conclure que la lumière (en tant que facteur climatique modifiable) joue un rôle important dans l’augmentation de la productivité et le rendement chez les animaux ce qui a des effets avantageux dans l’industrie agricole.