Thèse soutenue

Réponses des traits spécifiques et des communautés ligneuses de savane aux processus de contrôle ascendant et descendant (bottom-up/top-down), avec une emphase sur le rôle des mammifères herbivores
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Auteur / Autrice : Benjamin Joseph Wigley
Direction : Hervé FritzWilliam J. Bond
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Écologie
Date : Soutenance le 09/09/2013
Etablissement(s) : Lyon 1
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
Jury : Président / Présidente : Emmanuel Desouhant
Examinateurs / Examinatrices : Hervé Fritz, William J. Bond, Gudrun Bornett, Sonia Saïd
Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Gignoux, Christina Skarpe, Sandra Diaz

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les savanes sont des écosystèmes complexes pilotées par plusieurs mécanismes ascendant (ex: les nutriments du sol ou pluviométrie) ou descendant (ex: feu ou herbivorie), mais l'importance relative de ces mécanismes reste largement débattue. En particulier, le rôle des herbivores brouteurs (browsers) reste mal compris en tant que source de perturbation, et donc de force de pression descendante influant sur la dynamique des savanes. Dans cette étude, deux approches ont été développées pour aborder le rôle des perturbations dans la dynamique des savanes. Dans un première partie, j'ai utilisé une approche comparative inter-site pour explorer les réponses des communautés de plantes, et des principaux traits de ces plantes associés aux feuilles, branches, architecture et défense, aux variations de quatre facteurs : les nutriments dans le sol, la pluviométrie, la pression d'herbivorie et l'intensité du feu. Seize sites de savane, en Afrique du Sud et au Zimbabwe, ont été sélectionnés sur des gradients de chacun de ces facteurs. Les espèces ligneuses dominantes (>80 % de la biomasse) sur chaque site ont été identifiées et échantillonnées, afin de mesurer les traits des feuilles et des branches associés à l'appétence, architecture, ainsi qu'aux défenses physiques et chimiques de ces plantes. Des mesures ont également été faites pour estimer les effets des meso-brouteurs et mega-brouteurs. Des transects ont permis d'estimer la fréquence et l'intensité du feu sur chaque site, et l'effet sur les plantes. En préambule à l'analyse, et devant le manque de protocole standard pour estimer la fertilité des sols dans la littérature écologique, je propose une méthode et un échantillonnage afin de définir de manière robuste la fertilité des sols sur chaque site. Dans cette partie inter-site, huit traits principaux ont été comparés sur le gradient de qualité de sol et de pluviométrie, et bien que quelques relations statistiques existent entre les traits des feuilles, le sol et la pluviométrie, ces relations sont très faibles comparées à celle trouvées dans les méta analyses inter-biomes publiées dans la littérature. Cependant, ces approches interbiome sont dominées par des sites tempérés qui ont des niveaux de perturbations bien inférieurs à ceux des savanes africaines. L'évaluation des effets des meso-brouteurs et mega-brouteurs le long des gradients de sol et de pluviométrie sur vingt traits associés aux défenses structurelles et chimiques des plantes montre que les défenses structurelles sont plus corrélées aux caractéristiques du sol que les défenses chimiques, mais que seules les défenses structurelles sont fortement corrélées à l'impact par les brouteurs. Le niveau d'utilisation des plantes par les mesobrouteurs apparaît plus prévisible en fonction des traits des plantes que celui par les mégabrouteurs. Dans une deuxième partie présentent des résultats de deux études basées sur des expériences d'exclos. Dans le parc national de Kruger, la composition de la communauté, l'abondance et la démographie des ligneux dominants ont été estimées à l'intérieur et à l'extérieur de trois exclos de 40 ans, et les brouteurs apparaissent comme ayant un impact significatif sur la distribution, la densité et la structure des populations des espèces arbustives et arborées ayant des traits préférés : forte concentration en azote foliaire et faible teneur en défenses chimiques. L'interaction entre les effets des brouteurs et du feu semble aussi affecter le recrutement des juvéniles ligneux dans les grandes classes de taille. Dans le parc de Hluhluwe-iMfolozi, cinq exclos ont été utilisé pour tester l'effet des brouteurs sur l'architecture, la croissance, les défenses chimiques et structurelles des jeunes individus de sept espèces d'acacia. Des différences nettes apparaissent entre les espèces d'acacia de savane semi-aride et plus humide dans les traits associés à l'appétence, l'architecture et les défenses … [etc]