Quelle pyrodiversité pour quelle biodiversité ? Une étude comparative multi-échelle de deux écosystèmes méditerranéens

Which pyrodiversity for what biodiversity? A multi-scale comparative study of two Mediterranean ecosystems

• Auteur / Autrice : Nicolas Faivre
• Direction : Philip Roche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 08/07/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Pauline Grierson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philip Roche, Éric Rigolot, Thierry Tatoni, Rob H. G. Jongman, Juli Pausas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie des feux

Écologie du paysage

Diversité végétale

Régions de climat méditerranéen

Plantes -- Effets du feu

Mots clés libres

Régime de feux

Mosaïque de feux

Pyrodiversité

Diversité végétale

Types fonctionnels

Formes de vie

Ecologie du paysage

Fire regime

Fire mosaic

Pyrodiversity

Plant diversity

Functional types

Life forms

Landscape ecology

Résumé

Contexte & Objectifs. Le feu est une perturbation récurrente dans les écosystèmes méditerranéens et est souvent considéré comme une composante intrinsèque pour le fonctionnement de ces écosystèmes. Cependant, le rôle des incendies de forêt sur la biodiversité reste controversé. Ainsi, bien que la perception de cette perturbation par la communauté scientifique prenne en compte les effets négatifs et positifs, le feu reste pour une grande part de l’opinion publique une catastrophe humaine et environnementale. Mes recherches ont eu pour objectif de quantifier les effets du feu sur la biodiversité végétale dans les écosystèmes à climat méditerranéen en abordant la relation feu-biodiversité à différentes échelles et en particulier en considérant les caractéristiques spatiales et temporelles des mosaïques générées par les feux au niveau du paysage. L’étude a été dupliquée dans deux biomes méditerranéens distincts (France méditerranéenne et Sud-ouest Australien) de sorte à rechercher à travers les différences les patrons de réponse communs.Méthodologie. Généralement, les feux ont été étudiés comme des évènements singuliers dont il convenait de mesurer l’impact sur les écosystèmes. Dans cette étude, les feux ont été considérés comme une succession d’évènements formant au niveau du paysage des mosaïques en s’additionnant dans le temps et en se superposant dans l’espace. La diversité de ces mosaïques a été quantifiée et a permis de définir un nouveau paramètre, la pyrodiversité. Mes recherches proposent une méthodologie objective et adaptée à la caractérisation de la pyrodiversité à l’échelle du paysage. Les patrons de feux, compilés sur 50 ans, ont été analysés et la diversité de la végétation (habitats, espèces et traits fonctionnels) a été échantillonnée en suivant le protocole développé dans le cadre du projet Européen EBONE. En utilisant la même échelle géographique pour croiser patrons de feu et patrons de végétation, il a été possible de relier pyrodiversité et biodiversité et d’examiner cette relation simultanément au niveau de la communauté végétale (habitat) et du paysage (mosaïque d’habitats).Résultats. Cette étude démontre qu’une pyrodiversité élevée (grande variabilité des patrons spatio-temporels des feux à l’échelle du paysage) est associée à des stades de succession de végétation plus variés et de ce fait maximise la diversité des habitats au niveau du paysage. Les résultats acquis permettent de montrer que le feu exerce une influence significative, avec d’autres facteurs comme les conditions environnementales ou l’utilisation du sol, sur la composition des habitats ainsi que sur l’hétérogénéité spatiale de la mosaïque d’habitats au sein du paysage. Que l’on considère les effets du feu sur les espèces végétales ou les traits fonctionnels de ces taxons, mes travaux montrent également que la diversité des plantes vasculaires au niveau de l’habitat varie avec la fréquence des feux suivant l’hypothèse de perturbation intermédiaire. À l’échelle du paysage, la relation pyrodiversité-biodiversité vérifie l’hypothèse de perturbation hétérogène : les maxima de diversité alpha et beta ont été observés lorsque les mosaïques de feux étaient caractérisées par un niveau élevé de pyrodiversité. À l’échelle régionale, la pyrodiversité favorise la diversité des habitats (diversité gamma) jusqu’à un certain seuil. Les deux aires d’étude affichent des profils de pyrodiversité contrastés, du fait de leurs gestions opposées du feu, mais égalemet des flores très contrastées. Il en résulte des différences de résilience et résistance au feu au sein de leurs écosystèmes respectifs. Toutefois, les deux biomes méditerranéens et leur végétation présentent des convergences évidentes dans leurs réponses écologiques au gradient de pyrodiversité.ConclusionsCette étude permet de resituer le rôle du feu et sa contribution à la richesse floristique des écosystèmes méditerranéens.

Aim and Background. Fire is an integral component of Mediterranean type ecosystems and other fire-prone systems worldwide but the perception of fire as an ecological disaster remains a widely-held view among human societies. Understanding whether and to what extent fire is beneficial or detrimental to biodiversity is a current research priority for conservation management in fire-prone systems. My research has attempted to quantify the multi-scale effects of fire on various facets of vegetation diversity, including landscape diversity, taxonomic diversity and functional diversity from a landscape ecology perspective. We used two contrasted Mediterranean study cases i.e., south-eastern France and south-western Australia in order to distinguish from their differences common ecological patterns.Methods. Fires and their effects on vegetation are normally studied as single and localized events. Here, we considered landscape-scale fire mosaics resulting from the compilation of fire events that occurred among time and space in a given landscape. The diversity of those fire mosaics has been quantified and permitted to define a new parameter i.e., pyrodiversity. This research proposes a conceptual and practical methodology for the objective characterization of pyrodiversity based on the comparison of two Mediterranean environments: south-west of Western Australia and southern France. Fire patterns were analyzed retrospectively over a 50-year period while vegetation, habitats and species diversity were quantified at the landscape scale using a monitoring protocol developed within the EBONE EU-project. Using the same geographical scale for fire and vegetation patterns permitted to cross the information on biodiversity and pyrodiversity. The relationship between pyrodiversity and biodiversity was examined at the community level (i.e., habitat) and landscape level (mosaic of habitats) with considering successively habitat diversity, taxonomic diversity and functional diversity.ResultsThis study provides evidence that high pyrodiversity (i.e., spatio-temporal diversity of fire patterns) is associated to various successional trajectories of vegetation and thereby maximizes the diversity of habitats at landscape scale. The results indicate that fire significantly contributes with environmental factors and land management to determine the composition of habitats across a landscape and spatial heterogeneity of landscape mosaics. Whether considering the effects of a single fire event on plant species or on plant functional traits, I found that plant diversity varies with fire frequency according to the intermediate disturbance hypothesis at the habitat level. At the landscape level, the pyrodiversity-biodiversity relationship verified the heterogeneous disturbance hypothesis i.e., maxima of alpha and beta diversity are associated to fire mosaics of high spatiotemporal heterogeneity. At the regional scale, pyrodiversity enhances habitat diversity (gamma diversity) within the landscape until a certain threshold. The two studies areas display contrasting profiles of pyrodiversity due to their different fire management strategies but also exhibit taxonomically unrelated floras. Hence, the two Mediterranean biomes were characterized by different ecosystem resilience and resistance to fire. Despite these differences, the two Mediterranean biomes show convergence trends in their ecological response to the gradient of pyrodiversity.Conclusion. This study tackled the Pyrodiversity-Biodiversity paradigm and demonstrated that Mediterranean-type ecosystems need pyrodiversity to maintain the variety of habitats and species at both habitat and landscape levels. Fire effects on vegetation cannot be interpreted directly from a local perspective with considering a single fire event.