Modélisation de la répartition du caroubier (Ceratonia silique L.) en Algérie : tendances actuelles et futures face au changement climatique

Abstract

Ahlem Résumé Cette étude examine la distribution actuelle et future du caroubier (Ceratoniasiliqua L.) en Algérie face aux défis du changement climatique. L'objectif principal est de modéliser la niche écologique de l'espèce afin d'identifier les zones favorables et de quantifier l'impact des projections climatiques futures. La méthodologie repose sur l'utilisation de deux algorithmes d'apprentissage automatique, les arbres de régression boostés (BRT) et les forêts aléatoires (RF), calibrés à partir de données d'occurrence collectées via le GBIF et la littérature scientifique. Les modèles ont montré une performance prédictive exceptionnelle, avec une aire sous la courbe (AUC) d'environ 0,97. Les résultats démontrent que la distribution du caroubier est principalement concentrée dans la frange nord de l'Algérie, particulièrement dans les régions côtières et sublittorales de l'Atlas tellien. Les variables liées aux précipitations, notamment celles du mois le plus humide et la pluviométrie annuelle totale, apparaissent comme les déterminants environnementaux les plus influents, soulignant que la disponibilité en eau est le facteur limitant majeur de l'espèce. Sous le scénario climatique intermédiaire SSP2-4.5, les projections aux horizons 2050 et 2070 révèlent une vulnérabilité alarmante. Les habitats favorables devraient subir une contraction massive d'environ 49 %, passant de 93 980 km² actuellement à seulement 47 896 km² d'ici 2080. Cette régression est marquée par une diminution de la convenance climatique dans les zones de haute probabilité actuelle. En conclusion, ces résultats soulignent l'urgence de mettre en oeuvre des stratégies de conservation et de valorisation durable, telles que l'identification de zones refuges et l'intégration du caroubier dans les programmes de reboisement pour contrer les effets du réchauffement climatique en Algérie. Abstract This study investigates the current and future distribution of the carob tree (Ceratoniasiliqua L.) in Algeria within the context of climate change. The primary objective is to model the species' ecological niche to identify suitable areas and quantify the impact of future climate projections. The methodology employs two machine learning algorithms including Boosted Regression Trees (BRT) and Random Forests (RF) calibrated using occurrence data from the GBIF and scientific literature. The models demonstrated exceptional predictive performance, yielding an Area Under the Curve (AUC) of approximately 0.97. Results indicate that the carob tree's distribution is predominantly concentrated in northern Algeria, specifically within the coastal and sub-coastal regions of the Tell Atlas. Precipitation-related variables, particularly rainfall during the wettest month and total annual precipitation, emerged as the most influential environmental determinants. This underscores water availability as the primary limiting factor for the species' distribution and survival. Under the intermediate SSP2-4.5 climate scenario, projections for the 2050 and 2070 horizons reveal alarming vulnerability. Suitable habitats are expected to undergo a massive contraction of approximately 49%, decreasing from 93,980 km² currently to just 47,896 km² by 2080. This regression is characterized by a significant decline in climatic suitability across areas currently identified as highly favorable. In conclusion, these findings emphasize the urgent need for sustainable conservation and development strategies. This includes identifying climate refugia and integrating the carob tree into national reforestation programs to mitigate the impacts of global warming on Algeria’s phytogenetic resources. Abstract This study investigates the current and future distribution of the carob tree (Ceratoniasiliqua L.) in Algeria within the context of climate change. The primary objective is to model the species' ecological niche to identify suitable areas and quantify the impact of future climate projections. The methodology employs two machine learning algorithms including Boosted Regression Trees (BRT) and Random Forests (RF) calibrated using occurrence data from the GBIF and scientific literature. The models demonstrated exceptional predictive performance, yielding an Area Under the Curve (AUC) of approximately 0.97. Results indicate that the carob tree's distribution is predominantly concentrated in northern Algeria, specifically within the coastal and sub-coastal regions of the Tell Atlas. Precipitation-related variables, particularly rainfall during the wettest month and total annual precipitation, emerged as the most influential environmental determinants. This underscores water availability as the primary limiting factor for the species' distribution and survival. Under the intermediate SSP2-4.5 climate scenario, projections for the 2050 and 2070 horizons reveal alarming vulnerability. Suitable habitats are expected to undergo a massive contraction of approximately 49%, decreasing from 93,980 km² currently to just 47,896 km² by 2080. This regression is characterized by a significant decline in climatic suitability across areas currently identified as highly favorable. In conclusion, these findings emphasize the urgent need for sustainable conservation and development strategies. This includes identifying climate refugia and integrating the carob tree into national reforestation programs to mitigate the impacts of global warming on Algeria’s phytogenetic resources. ملخص تناول هذه الدراسة النمذجة المكانية للتوزيع الحالي والمستقبلي لشجرة الخروب (Ceratoniasiliqua L.) في الجزائر في ظل سيناريوهات التغير المناخي . يهدف البحث بشكل رئيسي إلى تحليل تأثير المتغيرات المناخية والطبوغرافية على النطاق الجغرافي لهذا النوع المتوسطي، وتحديد المناطق المؤهلة بيئيا لتطوره على المستوى الوطني . اعتمدت المنهجية على خوارزميات التعلم الآلي، وتحديداً أشجار الانحدار المعززة (BRT) والغابات العشوائية (RF) ، حيث تم استخلاص بيانات التواجد من قاعدة بيانات (GBIF) والمراجع العلمية ذات الصلة . وقد أظهرت النماذج دقة تنبؤية عالية جداً، حيث بلغت قيمة المساحة تحت المنحنى (AUC) حوالي 0.97. كشفت النتائج أن توزيع الخروب يتركز بشكل أساسي في المنطقة الشمالية للجزائر، لا سيما في المناطق الساحلية وما قبل الساحلية للأطلس التلي . وتعُد المتغيرات المتعلقة بالتساقط المطري، وخاصة الأمطار خلال الشهر الأكثر رطوبة وإجمالي الأمطار السنوية، هي المحددات البيئية الأكثر تأثيراً، مما يؤكد أن وفرة المياه تمثل القيد البيئي الأول لانتشار هذا النوع . وفقا لسيناريو المناخ المتوسط (SSP2-4.5) ، تشير التوقعات المستقبلية لآفاق 2050 و 2070 إلى انكماش حاد في الموائل الملائمة بنسبة تصل إلى 49 %، حيث ستتراجع المساحة من 93,980 كم ² حاليا إلى 47,896 كم ² بحلول عام 2080. هذا التراجع يبرز الحساسية العالية لشجرة الخروب تجاه التغيرات المناخية المتوقعة . وتخلص الدراسة إلى ضرورة وضع استراتيجيات عاجلة للحفظ والتثمين المستدام، مع توجيه عمليات الغرس مستقبلاً نحو المناطق ذات الملاءمة المناخية الحيوية، لضمان استمرارية هذا النوع وحماية تنوعه الجيني في الجزائر