Dynamique de la végétation et climat

© Florence Volaire (CEFE)
© Florence Volaire (CEFE)

Objectifs

1. Déterminer les contrôles abiotiques et biotiques sur les propriétés et les services rendus par les écosystèmes dans des parcours méditerranéens afin de comprendre :

  • les impacts des variations climatiques à long terme sur la stabilité et la qualité de la production utilisée par un troupeau ovin allaitant : approche diachronique (données disponibles en continu depuis 1978)
  • les impacts de la fertilisation et de la profondeur de sol sur la structure fonctionnelle des communautés végétales et les propriétés des écosystèmes (production, digestibilité, décomposition des litières, cycle du carbone et des éléments minéraux dans le sol) : approche synchronique sur un gradient de profondeur (20 cm à 120 cm)

2. Focus sur les effets du changement climatiques

Le changement climatique associé à des températures plus élevées est à l’origine d’événements climatiques extrêmes plus fréquents et notamment de sécheresses intenses et de vagues de chaleur particulièrement autour du bassin méditerranéen. Ces événements extrêmes deviennent donc des facteurs croissants impactant la dynamique et les fonctions des écosystèmes. Il est montré en particulier qu’ils peuvent affecter la résilience, soit la capacité de récupération des écosystèmes après une perturbation.

Au-delà des suivis réalisés sur le long terme, cette tâche cherche à analyser les effets du changement climatique sur la dynamique des espèces végétales et leur productivité en manipulant expérimentalement le régime hydrique.

Dans ce contexte de sécheresses croissantes, les processus éco-hydrologiques sont essentiels pour comprendre la dynamique et la résilience des écosystèmes. Notre objectif est ici d’étudier les relations entre le déficit hydrique et la persistence/résilience des communautés herbacées méditerranéennes. La problématique se décline en deux questions principales :

  • Dans quelle mesure et pour combien de temps, peut-on observer un effet tampon de la productivité aérienne sur le stress hydrique quand l’aridité est croissante ?
  • Est-il possible d’identifier un seuil de déficit hydrique cumulé (tipping point) associé à une modification drastique de composition floristique ?

Observations

L’étude est menée sur le plateau calcaire du causse du Larzac (100 Km au nord-est de Montpellier) avec un climat Méditerranéen sub-humide et s’intéresse aux communautés végétales des parcours du domaine INRA de La Fage avec les mesures et dispositifs suivants :

  • Suivis de la végétation, des processus écosystémiques et des variables du milieu (température, pluie, teneur en eau du sol, disponibilité en éléments minéraux du sol)
  • Détermination des composantes de la structure taxinomique (richesse et abondance des espèces) et fonctionnelle (traits aériens et souterrains des plantes) des communautés végétales
  • Sur des sites correspondant à deux types de sols (profonds et superficiels), ont été installés des abris anti-pluie qui seront maintenus tous les étés. La sécheresse appliquée correspondra à celle des années les plus sèches depuis 20 ans. Ce scénario climatique sera appliqué plusieurs années. La productivité saisonnière et l’évolution de la composition floristique sont mesurées au printemps et en fin d’automne.

Variables Essentielles de Biodiversité (EBV) :

  • Taxonomic diversity
  • Disturbance regime
  • Net primary productivity
  • Phenology

Données

  • Productivité saisonnière des parcours
  • Dynamique de composition floristique de la biomasse aérienne
  • Dynamique mensuelle d’humidité du sol
  • Données micro-climatiques

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Contact

Equipe

Equipe Ecologie comparative des organismes, des communautés et des écosystèmes (ECOPAR) – CEFE

Pascal Chapon (TR, CEFE) en collaboration avec Karim Barkaoui, CIRAD-LEPSE-Montpellier

Collaborations

Site expérimental utilisé dans le contexte des programmes « DivHerbe » (INRA EcoGER : 2007-2009), « RESPIRS » (FRB : 2010-2012), « O2LA » (ANR Systerra : 2010-2013) et « DIVGRASS » (CESAB-FRB : 2011-2013).

Valorisation scientifique

Publications depuis 2010:

Articles, ouvrages et chapitres d’ouvrage

Barkaoui, K., Navas, M.-L., Roumet C., Cruz P., Volaire F. (2016) Does water shortage generate water stress? An ecohydrological approach across Mediterranean plant communities. Functional Ecology (In press)

Barkaoui, K., Bernard-Verdier, M. & Navas, M.-L. (2013) Questioning the reliability of the point-intercept method for assessing community functional structure in low productive and highly diverse Mediterranean grasslands. Folia Geobotanica 48: 393-414

Bernard-Verdier, M., Flores, O., Navas, M.-L., & Garnier, E. (2013) Partitioning phylogenetic and functional diversity into alpha and beta components along an environmental gradient in a Mediterranean rangeland. Journal of Vegetation Science 24 : 877-889

Bernard-Verdier M, Navas M-L, Vellend M, Violle C, Fayolle A & Garnier E. (2012) Community assembly along a soil depth gradient: contrasting patterns of plant trait convergence and divergence in a Mediterranean rangeland. Journal of Ecology 100: 1422-1433.

Bumb, I., Garnier, E., Bastianelli, D., Richarte, J., Bonnal, L. & Kazakou, E. (2016) Influence of management regime and harvest date on the forage quality of rangelands plants: the importance of dry matter content. AoB PLANTS 8 plw045

Chollet, S., Rambal, S., Fayolle, A., Hubert, D., Foulquié, D., & Garnier, E. Combined effects of climate, resource availability and plant traits on bioma production in a Mediterranean rangeland. Ecology 95: 737-748

Gardarin, A., Garnier, E., Carrère, P., Cruz, P., Andueza, D., Bonis, A., Colace, M.-P., Dumont, B., Duru, M., Farruggia, M., Gaucherand, S.; Grigulis, K., Kernéïs, E., Lavorel, S., Louault, F., Loucougaray, G., Mesléard, F., Yaverkovski, N. & Kazakou, E. Plant trait-digestibility relationships across management and climate gradients in permanent grasslands. Journal of Applied Ecology51 : 1207-1217.

Garnier, E. & Navas, M.-L. (2013) Diversité fonctionnelle des plantes. Traits des organismes, structure des communautés, propriétés des écosystèmes. De Boeck, Bruxelles.ISBN : 978-2-8041-7562-7.

Garnier, E. & Navas, M.-L. (2013) Traits et écologie comparative des plantes. In : Meerts, P. (ed.), Vers une nouvelle Synthèse Ecologique – de l’écologie scientifique au développement durable, pp. 38-50. CIVA, Bruxelles.

Loranger, J., Violle, C., Shipley, B., Lavorel, S., Bonis, A., Cruz, P., Louault, F., Loucougaray, G., Mesléard, F., Yavercovski, N. & Garnier, É. (2016) Recasting the dynamic equilibrium model through a functional lens: the interplay of trait-based community assembly and climate. Journal of Ecology 104: 781–791.

Pérez-Ramos, I.M., Roumet, C., Cruz, P., Blanchard, A., Autran, P. & Garnier, E. (2012) Evidence for a ‘plant community economics spectrum’ driven by nutrient and water limitations in a Mediterranean rangeland of southern France. Journal of Ecology 100: 1315-1327.

Pérez-Ramos, I.M., Volaire F., Fattet, M., Blanchard, A. & Roumet, C. (2013) Tradeoffs between functional strategies for resource-use and drought-survival in Mediterranean rangeland species. Environmental and Experimental Botany 87: 126-136.

Sonnier, G., Shipley, B. & Navas, M.-L. (2010) Plant traits, species pools and the prediction of relative abundance in plant communities: a maximum entropy approach. Journal of Vegetation Science 21: 318-331.

Rapports de thèse

Bernard-Verdier, M. (2012) Structure et assemblage des communautés végétales de parcours des Grands Causses – Approche fonctionnelle, phénologique et phylogénétique. Thèse de Doctorat (Université Montpellier 2)

Birouste, M. (2014) Impact des traits racinaires sur les composantes du stockage de carbone : du fonctionnement de l’espèce à celui de la communauté. Thèse de Doctorat (Montpellier SupAgro)

Bumb, I. (2016) Impact des pratiques de gestion sur la qualité du fourrage dans des parcours méditerranéens du sud de la France : liens avec la décomposition de la litière. Thèse de Doctorat (Montpellier SupAgro)

Fayolle, A. (2008) Structure des communautés de plantes herbacées sur les Grands Causses : stratégies fonctionnelles des espèces et interactions interspécifiques. Thèse de Doctorat (Montpellier SupAgro)

Loranger, J. (2015) L’assemblage des communautés d’herbacées : une approche fonctionnelle. Thèse de Doctorat (Université de Montpellier – Université de Sherbrooke).

Sonnier, G. (2009) Des traits des espèces à la structure des communautés végétales herbacées : vers une approche fonctionnelle et prédictive de l’écologie des communautés. Thèse de Doctorat (co-tutelle Montpellier SupAgro – Université de Sherbrooke, Québec)