Cercle de fées

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« Cercle de fées » en Namibie
Cercles de fées (Vallée de Mareinfluss, Namibie)
Densité des cercles de fées (Namibie)

Les cercles de fées sont de petites aires circulaires et énigmatiques sans végétation, de forme globalement arrondie ou hexagonales, présentes dans les prairies sèches naturelles du sud-ouest de l'Afrique australe et dans le nord-ouest de l'Australie.

Vu du ciel ces taches forment des motifs ou patterns relativement réguliers et ne pouvant pas être dus au hasard[1],[2],[3]. De nombreuses hypothèses ont été envisagées et puis réfutées pour expliquer cette curiosité naturelle : pluies de météorites, radioactivité, sol toxique, remontées de gaz. La présence de certaines espèces de termites a particulièrement retenu l'attention des chercheurs (Cf. une étude publiée en 2013). Les dernières hypothèses scientifiques, publiées entre 2014 et 2016, envisagent une auto-organisation de l'écosystème, permise par la conjonction de contrôle abiotique et biotique, sans doute dans le cadre d'une compétition hydrique et pour les nutriments, et un phénomène au moins partiellement déterminé par la pluviométrie et la biodisponibilité de l'eau[4].

Localisation[modifier | modifier le code]

Ces cercles sont particulièrement bien représentés, denses, en région prairiale de Namibie, en Angola, en Afrique du Sud[5] et en Australie à proximité de la ville de Newman dans le comté de Pilbara-Est[6].

Éléments de description[modifier | modifier le code]

Ces cercles (fairy circles) sont constitués par une zone généralement circulaire à hexagonale de 2 à 12 mètres de diamètre ; totalement dénudées de végétation en leur centre, mais souvent cernées à leur périphérie d'une couronne de végétation légèrement plus dense[7]

Au centre du cercle, le sol (latéritique) est mis à nu et une couronne d'herbes hautes se forme en périphérie, de 50 cm de hauteur en moyenne, plus que le reste de la matrice écopaysagère (de type prairiale aride) où la hauteur moyenne des plantes est d'une vingtaine de cm[8].

Le disque devient légèrement concave (par érosion éolienne).

À partir de 50 centimètres sous le sol d'un cercle, on remarque une présence accrue d'eau, ce qui semble paradoxal quand on considère l'absence de végétation de surface, et la proximité des végétaux de la ceinture, surtout dans en zone aride. En creusant le sable hors des cercles, on ne retrouve pas cette eau[9] et l'humidité du sol diminue du centre de la tache vers la périphérie[8] (logiquement, puisqu'en périphérie les plantes sont plus grande et évapotranspirent donc plus). Il a aussi été montré que l'humidité présente dans la tache est inversement corrélée à la teneur en carbone organique du sol[8].

Dynamiques spatio-temporelles[modifier | modifier le code]

Ces cercles se développent et régressent, et disparaissent ou apparaissent pour certains, selon ce que Tschinkel dénomme un "cycle de vie"[10]. Après plusieurs années (en moyenne 41 ans, mais jusqu'à 75 ans selon les données disponibles) la végétation envahit à nouveau le cœur de la tache, et seule subsiste - pendant un certain temps - la couronne d'herbes[11]. Cette dynamique semble régie par des facteurs qui semblent (empiriquement) fortement liés aux variations du climat[8].

Des comparaison de photographies aériennes sur 50 ans ont permis de faire un suivi et d'estimer que sur cette période, le nombre de cercles reste globalement constant. Cependant environ 10% des cercles identifiés ont disparu et 10% d'autres cercles sont apparus[9].

Les Cercles sont moins nombreux et plus petits quand la pluie revient, et là où le taux d'azote est plus élevé[8]. Les variations spatiotemporelles d'espacement entre ces cercles pourraient dépendre de phénomènes de concurrence inter-cercles pour la ressource en eau (et peut être en carbone, azote, etc.).

Tradition orale et légendes[modifier | modifier le code]

Leur origine énigmatique a conduit à l'appellation cercles de fées (fairy circles). Les discours invoquant le surnaturel évoquent un chemin d'accès à un autre monde, de l'empreinte de Dieu à une trace d'OVNI. Ces formations qui éveillent la curiosité sont à la fois intriguant et divertissant pour les écologues, les habitants, les touristes et, les amateurs de surnaturel. L'intérêt pour des formes géométriques répétées dans la nature est commun. Il contribue à développer de nombreuses explications empiriques non vérifiées. Il existe d'autres cas de plantes formant des cercles (ex : Stipagrostis ciliata dans le désert du Néguev[12] ou des phénomènes de dévégétalisation prenant la forme d'un cercle dans les écosystèmes comme celles produites par des champignons (dites ronds de sorcière).

Il est fréquemment dit que pour le peuple de la région, les Himbas, ces cercles seraient la manifestation de divinités, d'ancêtres, etc.

Selon une autre perception, les Himbas n'accorderaient pas de signification mystique particulière aux cercles. Les Occidentaux les auraient entourés de légendes, imaginant des dieux ou des esprits des populations traditionnelles.

Hypothèses explicatives[modifier | modifier le code]

Toxines[modifier | modifier le code]

Une première hypothèse scientifique ou explicative supposait que ces résultent de l'action de toxines végétales (de nombreuses plantes sécrètent des substances inhibant la croissance d'autres plantes et pouvant conduire à des formations clonales en anneau[13],[14]), fongiques et/ou animales, qui causeraient la destruction ou l'inhibition de germination et/ou de croissance des plantes (peut-être suite à un processus de sélection naturelle qui permettrait de mieux valoriser l'eau pluviale, ressource rare dans les régions concernées, ou de favoriser la formation de rosée). Certains auteurs ont supposé que les termites pourraient jouer un rôle important dans ce processus). Mais à ce jour l'expérimentation n'a pu accréditer cette hypothèse impliquant un phénomène écotoxicologique naturel.

Météorites[modifier | modifier le code]

L'idée que les cercles étaient causés par l'impact de micro-météorites a pu être rapidement écartée grâce à l'observation de l'évolution des cercles sur photographies comparatives (apparition progressive, élargissement, réduction, disparition) et par comparaison avec des impacts avérés de météorites et, par des prospection n'ayant pas révélé de traces d'impacts ou de restes de météorites.

Facteurs géochimiques ou biogéochimiques microbiens[modifier | modifier le code]

Ce phénomène et d'autres phénomènes proches apparaissent toujours sur des sols anciens et peu fertiles où le cycle des nutriments et oligoéléments peut présenter des spécificités[15]

Plusieurs auteurs, dont Naudé Y & al en 2011 présentent des indices laissant penser que des facteurs géochimiques puissent aussi être en jeu [16] ; Des mesures du taux de monoxyde de carbone (comme indicateur de suintement de gaz naturel) ont été faites à l'intérieur et à l'extérieur de cercles de fées du Namib (Namibie, Afrique du Sud), ainsi que des analyses d'hydrocarbures[16]. Ces analyses ont montré la présence de mélanges chimiques complexes présents dans le sol en particulier la présence d'alcanes dans deux jeunes cercles (taches récemment formés). Des alcènes (qui sont des produit de la dégradation microbienne des alcanes, lesquels sont une source d'aliments pour la flore microbienne du sol) étaient aussi présents, et significativement plus abondants dans les cercles qu'à leur extérieur dans la matrice entre des cercles. Cette étude a conclu à l’existence de micro-suintements gazeux d'hydrocarbures, qui pourraient faire des cercles de fées stériles un cas d'anomalie « géobotanique ». Les auteurs signalent que des phénomènes similaires pourraient expliquer les monticules mima (Mima mounds ou heuweltjies) du Cap-Occidental en Afrique du Sud [16]. Reste à déterminer si ces suintements gazeux résultent de la putréfaction des racines, mycéliums et microbes associés antérieurement présents ou également d'une origine géologique.

Fourmis, termites[modifier | modifier le code]

La présence de certaines fourmis pourraient à la fois être une cause et une conséquence de ces cercles et/ou de leur évolution spatio-temporelle[17].

Norbert Jürgens, botaniste à l'université de Hambourg, attribue ces formations aux termites des sables de l'espèce Psammotermes allocerus, dans un article[18] de mars 2013. La conclusion se fonde sur l'analyse des espèces présentes dans les cercles ; si plusieurs espèces de fourmis et termites sont souvent présentes, seule P. allocerus a été relevée dans tous les cercles analysés.

Le mécanisme ne serait pas lié aux terriers[19] mais à l'alimentation des termites. Celles-ci consommeraient les racines des plantes annuelles au centre du cercle, les laissant libres de végétation. En l'absence d'évapotranspiration causée par ces plantes, le cercle accumule l'eau des pluies et constitue une réserve pour les insectes et pour les plantes vivaces poussant à l'orée du cercle. Les termites installent principalement leurs nids sur les bords du cercle, sous la partie plus haute. À mesure que les termites consomment les racines des plantes vivaces de l'anneau de végétation, ces plantes poussent vers l'extérieur et le cercle s'agrandit. Cet écosystème, permettant la pousse des plantes vivaces par l'élimination des plantes annuelles, et produit par l'ingénierie des insectes[20], peut survivre à des sécheresses prolongées. Les termites bénéficieraient en outre d'une réserve d'eau protégée par la croute de latérite, et elles en feraient bénéficier les plantes de la couronne. Le sol ne serait dégradé que localement (dans les taches, et surtout par le vent, l'érosion hydrique étant limitée par la ceinture de végétation).

Lien avec la compétition hydrique[modifier | modifier le code]

Rietkerk & al. en 2002[21] puis Cramer M.D & Barger N.N (2013) explorent la piste d'un phénomène écologique d'auto-organisation en patch des communautés végétales en réponse à un stress hydrique, et éventuellement avec des phénomènes de « facilitation écologique »[8]. Ce type d'organisation en patch régulièrement dispersés est observé dans divers environnements[22],[23],[24], et fréquente en milieu aride[25], mais encore incomplètement expliqué[26].

Une autre hypothèse publiée le 20 mai 2014 dans la revue Ecography, appuyée par un modèle mathématique, met en avant la compétition des plantes pour l'eau via un mécanisme de rétrocontrôle de la ressource par la biomasse[27].

En 2015, l'analyse rétrospective de 10 ans d'imagerie satellitaire de la Namibie a montré que le rythme et l'ampleur des croissance et décroissance des cercles de fées est corrélé aux variations de précipitations. Les années humides sont suivies d'une régression des cercles (en taille et en nombre), mais ils croissent à nouveau avec l'aridification de l'habitat naturel.

L'analyse morphopédologique, édaphique et hydrologique devrait permettre d'avancer vers une explication plausible. Ailleurs dans le monde des cas d'érosion des sols présentant des "taches chauves" ou des motifs réguliers ont été observés (sans explication des motifs dans le cas des taches dévégétalisées).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Meron E (2012) Pattern-formation approach to modelling spatially extended ecosystems. Ecological Modelling 234: 70–82. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2011.05.035
  2. HilleRisLambers R, Rietkerk M (2001) Vegetation pattern formation in semi-arid grazing systems. Ecology 82: 50–61. doi: 10.1890/0012-9658(2001)082[0050:vpfisa]2.0.co;2
  3. Sheffer E, Yizhaq H, Gilad E, Shachak M, Meron E (2007) Why do plants in resource-deprived environments form rings ? Ecological Complexity 4: 192–200. doi: 10.1016/j.ecocom.2007.06.008
  4. John Bohannon (2016) ‘Fairy circles’ spotted in Australia, Science Mag, 2016-04-14
  5. BBC News - Enigma of Namibia's 'fairy circles'
  6. « Des cercles de fées en Australie - Science Actualités », sur www.cite-sciences.fr (consulté le 5 avril 2016)
  7. Pierre Barthélémy, « Les mystérieux cercles de fées de Namibie sont « vivants » », Le Monde.fr,‎ (lire en ligne)
  8. a, b, c, d, e et f Cramer M.D & Barger N.N (2013) Are Namibian “fairy circles” the consequence of self-organizing spatial vegetation patterning ?. PloS one, 8(8), e70876
  9. a et b Barbara Fally-Puskás, Les cercles de fées du Namib, documentaire, 2011
  10. Tschinkel, W. R. (2012). The life cycle and life span of Namibian fairy circles. PloS one, 7(6), e38056.
  11. (en) Nuwer, Rachel, « Mysterious Fairy Circles Are ‘Alive’ »,‎ (consulté le 30 juin 2012)
  12. ex : Danin A, Orshan G (1995) Circular arrangement of Stipagrostis ciliata clumps in the Negev, Israel and near Goakeb, Namibia. Journal of Arid Environments 30: 301–313. doi: 10.1016/s0140-1963(05)80005-9
  13. Cartenì F, Marasco A, Bonanomi G, Mazzoleni S, Rietkerk M, et al. (2012) Negative plant soil feedback explaining ring formation in clonal plants. Journal of Theoretical Biology 313: 153–161. doi: 10.1016/j.jtbi.2012.08.008
  14. Doust LL (1981) Population dynamics and local specialization in a clonal perennial (Ranunculus repens): I. The dynamics of ramets in contrasting habitats. Journal of Ecology 69: 743–755. doi: 10.2307/2259633
  15. Lambers H, Brundrett MC, Raven JA, Hopper SD (2010) Plant mineral nutrition in ancient landscapes: high plant species diversity on infertile soils is linked to functional diversity for nutritional strategies. Plant and Soil 334: 11–31. doi: 10.1007/s11104-010-0444-9
  16. a, b et c Naudé Y, van Rooyen MW, Rohwer ER (2011) Evidence for a geochemical origin of the mysterious circles in the pro-Namib desert. Journal of Arid Environments 75: 446–456. doi: 10.1016/j.jaridenv.2010.12.018 (résumé)
  17. Picker, M. D. & al. (2012). Ants and the enigmatic Namibian fairy circles–cause and effect?. Ecological Entomology, 37(1), 33-42 (résumé).
  18. The Biological Underpinnings of Namib Desert Fairy Circles. Science, 29 mars 2013, vol. 339 no. 6127 p. 1618-1621, DOI http://dx.doi.org/10.1126/science.1222999
  19. Tschinkel WR 2010. The foraging tunnel system of the Namibian termite, Baucaliotermes hainesi. Journal of Insect Science 10: article 65
  20. (en) Amos, Jonathan, « Termites 'engineer fairy circles' »,‎ (consulté le 29 mars 2013)
  21. Rietkerk M, Boerlijst MC, van Langevelde F, HilleRisLambers R, van de Koppel J, et al. (2002) Self-organization of vegetation in arid ecosystems. The American Naturalist 160: 524–530. doi: 10.1086/342078
  22. Rietkerk M, van de Koppel J (2008) Regular pattern formation in real ecosystems. Trends in Ecology and Evolution 23: 169–175. doi: 10.1016/j.tree.2007.10.013
  23. Couteron P, Lejeune O (2001) Periodic spotted patterns in semi-arid vegetation explained by a propagation-inhibition model. Journal of Ecology 89: 616–628. doi: 10.1046/j.0022-0477.2001.00588.x
  24. Lejeune O, Couteron P, Lefever R (1999) Short range co-operativity competing with long range inhibition explains vegetation patterns. Acta Oecologica 20: 171–183. doi: 10.1016/s1146-609x(99)80030-7
  25. Ravi S, D'Odorico P, Wang L, Collins S (2008) Form and function of grass ring patterns in arid grasslands : the role of abiotic controls. Oecologia 158: 545–555. doi: 10.1007/s00442-008-1164-1
  26. Aguiar MR, Sala OE (1999) Patch structure, dynamics and implications for the functioning of arid ecosystems. Trends in Ecology and Evolution 14: 273–277. doi: 10.1016/s0169-5347(99)01612-2
  27. (en) Getzin, Stephan, « Adopting a spatially explicit perspective to study the mysterious fairy circles of Namibia »,‎ (consulté le 27 octobre 2014)

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibbliographie[modifier | modifier le code]

  • Becker T (2007) The phenomenon of fairy circles in Kaokoland. Basic and Applied Dryland Research 2: 121–137. doi: 10.1127/badr/1/2007/121
  • Becker, T., & Getzin, S. (2000) The fairy circles of Kaokoland (North-West Namibia) origin, distribution, and characteristics. Basic and Applied Ecology, 1(2), 149-159.
  • Grube S (2002) The fairy circles of Kaokoland (Northwest Namibia) – is the harvester termite Hodotermes mossambicus the prime causal factor in circle formation ? Basic and Applied Ecology 3: 367–370. doi: 10.1078/1439-1791-00138
  • Hansson L., Fahrig L., Merriam G., 2012 - Mosaic Landscapes and Ecological Processes. Springer Science & Business Media, 356 pages
  • Jankowitz WJ, van Rooyen MW, Shaw D, Kaumba JS, van Rooyen N (2008) Mysterious circles in the Namib Desert. South African Journal of Botany 74: 332–334. doi: 10.1016/j.sajb.2007.10.010
  • Juergens, N. (2013). The biological underpinnings of Namib Desert fairy circles. Science, 339(6127), 1618-1621.
  • Moll EJ (1994) The origin and distribution of fairy rings in Namibia. In: Proceedings of the 13th Plenary Meeting AETFAT, Malawi Seyani JH, Chikuni AC, editors. 2: 1203–1209
  • Picker MD, Ross-Gillespie V, Vlieghe K, Moll E (2012) Ants and the enigmatic Namibian fairy circles – cause and effect? Ecological Entomology 37: 33–42. doi: 10.1111/j.1365-2311.2011.01332.x
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  • Tlidi, M., Lefever, R., & Vladimirov, A. (2008). On vegetation clustering, localized bare soil spots and fairy circles. In Dissipative Solitons: From Optics to Biology and Medicine (pp. 1-22). Springer Berlin Heidelberg.
  • Tschinkel, W. R. (2012). The life cycle and life span of Namibian fairy circles. PloS one, 7(6), e38056.
  • van Rooyen MW, Theron GJ, van Rooyen N, Jankowitz WJ, Matthews WS (2004) Mysterious circles in the Namib Desert: review of hypotheses on their origin. Journal of Arid Environments 57: 467–485. doi: 10.1016/s0140-1963(03)00111-3