Une démarche analytique novatrice basée sur les formes de distribution de traits des espèces végétales -PRAIRIES MC CC

Nathan Rondeau a soutenu sa thèse le 18/12/2024

Le changement climatique altère le fonctionnement des êtres vivants et poussent les écosystèmes vers leurs limites écologiques, au-delà desquelles ils ne seront pas en capacité de maintenir leur fonctionnement et de fournir des services écosystémiques au niveau actuel. Cela aura des conséquences dramatiques pour la vie sur Terre (érosion de la biodiversité) et les sociétés humaines (conditions de vie). Pour les agroécosystèmes gérés et biodiversifiés comme les prairies permanentes, la diversité, tant du point de vue écologique que de leur fonctionnement, pourrait être un levier d’action important pour adapter les systèmes d’élevage à ces changements et les accompagner dans leur transition.

Résumé

Comprendre et prédire la dynamique de la biodiversité sous contraintes du changement global représente un défi scientifique majeur. Cependant, la réponse de la biodiversité au changement global est intrinsèquement complexe. En effet, les facteurs de changement en jeu n'affectent pas seulement la diversité des espèces et leur abondance, mais modifient également les interactions biotiques entre espèces, ce qui impacte l‘assemblage des communautés et leurs dynamiques. Dans ce contexte, l'étude de la diversité des traits fonctionnels pourrait permettre des avancées significatives car les traits reflètent la manière dont les espèces répondent et influencent leur environnement. Pour rendre l'approche fonctionnelle opérationnelle à l'étude de la complexité des systèmes écologiques, nous avons développé une démarche analytique novatrice qui repose sur l'étude des formes de distribution de traits. La forme des distributions de traits peut être caractérisée par la relation entre la skewness et la kurtosis : la SKR. Plus précisément, nous avons développé deux indicateurs clés (Chapitre 1), dérivés de la SKR : le TADeve qui caractérise l'équitabilité fonctionnelle, et le TADstab qui caractérise la stabilité des distributions de traits.En nous appuyant sur les prairies permanentes comme modèle d'étude, nous avons mis en avant la pertinence de l'étude de l'équitabilité (TADeve) et de la stabilité (TADstab) des distributions de traits afin de dissocier l'influence de processus déterministes (p.ex. filtre de l'habitat, différentiation de niche) de la stochasticité inhérente aux systèmes écologiques (Chapitre 1). La mobilisation d'un jeu de données de suivi de prairies permanentes gérées de manière contrastée sur le long terme (17 ans), nous a permis de montrer que la dynamique des distributions de traits n'était pas aléatoire mais dépendante des pratiques de gestion (Chapitre 2). Les prairies gérées de manière intensive (haut niveau de fertilisation) sont associées à des distributions de traits instables et inéquitables. Ces résultats sont cohérents avec un scénario théorique du « filtre de l'habitat » et l'effet d'une compétition intense limitant la diversité. Dans le cas des prairies gérées de manière extensive (absence de fertilisation), les distributions de traits sont remarquablement équitables et stables. Ces résultats sont cohérents avec un scénario théorique de la « différenciation de niche » prédisant une coexistence stable d'espèces fonctionnellement contrastées. Par ailleurs, nous avons montré que l'arrêt de la fertilisation entraîne, en quelques années, une convergence vers des distributions de traits équitables et stables, favorisant ainsi le recrutement à long terme d'une flore prairiale riche et diversifiée. Nous montrons également que l'équitabilité et la stabilité des distributions de traits s'expliqueraient par l'émergence d'une complémentarité entre espèces dominantes et subordonnées permettant une stabilisation sur le long terme de l'assemblage fonctionnel et de toute la communauté végétale (Chapitre 3). Enfin, une étude comparative des patrons de diversité fonctionnelle, entre des communautés prairiales gérées et des communautés végétales naturelles, nous a permis de montrer que ces communautés partagent des organisations fonctionnelles similaires. L'observation de patrons communs dans le temps et dans l'espace suggère l'existence de règles générales déterminant à la fois l'assemblage, la diversité et la dynamique des communautés prairiales.En conclusion, l'approche SKR semble adaptée à l'étude de systèmes complexes dynamiques, tels que les systèmes écologiques en contexte de changement global. A l'ère de l'anthropocène, l'identification de règles générales d'assemblage basées sur les traits permettrait de concevoir des modes de gestion adaptés à la préservation et à la restauration de la biodiversité, ainsi qu'au maintien de la multifonctionnalité des écosystèmes.