Coexistence d’espèces ligneuses et assemblage des communautés en forêt tempérée : une approche basée sur un modèle de dynamique forestière

Tree species coexistence and community assembly in temperate forest : an approach based on a forest dynamic model

• Auteur / Autrice : Mickaël Chauvet
• Direction : Jacques Roy, Xavier Morin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie et biodiversité
• Date : Soutenance le 16/12/2016
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Stephan Hättenschwiler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Roy, Xavier Morin, Stephan Hättenschwiler, Jérôme Chave, Francesco De Bello, Thomas Cordonnier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jérôme Chave, Francesco De Bello

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compétition (botanique)

Traits fonctionnels

Écologie des forêts

Assemblage des communautés (écologie)

Mots clés libres

Assemblage des communautés forestières

Coexistence

Filtre environnemental

Compétition

Traits fonctionnels

Modèle de dynamique forestière

Tree community assembly

Coexistence

Environmental filtering

Competition

Functional traits

Forest dynamic model

Résumé

La compréhension de la coexistence des espèces végétales et leur l’assemblage dans les communautés naturelles reste un des objectifs fondamentaux de l’écologie, et c’est un enjeu majeur dans le contexte actuel des changements globaux. Ce travail de thèse a consisté à apporter des éléments de compréhension quant aux effets des facteurs abiotiques et biotiques pour l’assemblage des communautés d’arbres en milieu tempéré. Ces questions nécessitent d’être considérées sur le long terme, ce qui est particulièrement difficile en milieu forestier du fait de leurs dynamiques lentes. C’est pourquoi nous avons utilisé ici une approche originale basée sur un modèle mécaniste de dynamique forestière. Dans la filiation des études empiriques basées sur les traits fonctionnels en écologie des communautés, nous avons cherché à identifier les signatures fonctionnelles du filtre environnemental et de la compétition dans l’assemblage des communautés forestières, et ce le long d’un gradient de productivité en Europe centrale. Nos résultats montrent que le filtre environnemental est un déterminant majeur de la structure des communautés en restreignant la gamme de variation des traits, avec des effets plus marqués dans les milieux très contraignants et peu productifs. Par ailleurs, nos résultats montrent que la compétition pour la lumière mène à une convergence de la structure fonctionnelle des communautés, convergence d’autant plus forte que les milieux sont productifs. Dans le but d’approfondir la compréhension des mécanismes d’assemblages et de coexistence, nous avons montré qu’une augmentation de la variabilité climatique interannuelle n’aboutit pas systématiquement à une perte de diversité, et pourrait même favoriser la coexistence en modifiant le pouvoir compétitif relatif des espèces au cours du temps. Enfin, nous avons montré que les différences de valeurs de traits des espèces d’arbres pouvaient favoriser leur coexistence via des réponses différentielles des espèces à la variabilité climatique interannuelle et aux conditions de lumière. L’ensemble de ces résultats apporte de nouveaux éléments quant à la compréhension de la structuration des communautés forestières, et propose une vision intégrative des processus complexes d’assemblage et de coexistence au sein des communautés.

Understanding the coexistence of plant species and their assembly within natural communities remains one of the fundamental goals of ecology, and this major challenge appears even more crucial in the current context of global change. The aim of this work was to better understand how the abiotic and biotic factors determined tree communities’ assembly in temperate forests. These questions can only be considered on the long term, which is especially difficult for forest ecosystems because of their slow dynamics. Therefore we used an original approach based on a forest dynamic model. Following trait-based empirical studies in community ecology, we tried to identify the functional signatures of environmental filtering and competition in forest communities along a productivity gradient in Central Europe. Our results showed that environmental filtering is a major determinant of community structure as it reduced the trait range all along the gradient, with stronger effects in harsh sites with low productivity. Further looking for identifying underlying causal processes, we showed that competition for light led to a convergence of functional community structure, and that this convergence increased with site productivity. Furthermore, our results suggested that inter-annual climatic variability does not systematically result in biodiversity loss, and could even promote species coexistence through changes in the hierarchy of competitors over time. Finally, we showed that differences in trait values of tree species could promote coexistence through differential species responses to inter-annual climatic variability and to light conditions. These findings bring new insights regarding the understanding of tree communities’ structure, and they provide an integrative understanding of the complex processes driving community assembly and species coexistence in natural forests.