Thèse soutenue

Impact of tree diversity and climate change on soil microbial functioning in European forests along a latitudinal gradient
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Auteur / Autrice : Lauren Gillespie
Direction : Stephan Hättenschwiler
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Ecologie fonctionnelle
Date : Soutenance le 18/05/2020
Etablissement(s) : Montpellier
Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Alexia Stokes
Examinateurs / Examinatrices : Stephan Hättenschwiler, Alexia Stokes, Michael Bahn, Richard D. Bardgett, Annette Bérard, Nathalie Fromin
Rapporteurs / Rapporteuses : Michael Bahn, Richard D. Bardgett

Résumé

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Les microorganismes du sol sont des acteurs principaux des cycles biogéochimiques terrestres car ils sont impliqués dans la séquestration du C dans les sols, la fertilité des sols ou l’émission de gaz à effet serre dans l’atmosphère. L’activité de ces microorganismes est fortement influencée par les caractéristiques des communautés des plantes, notamment leur abondance, composition et diversité. Cette influence des plantes est susceptible d’être modifiée par des conséquences du changement climatique comme par exemple des périodes de sécheresse qui sont prédites d’augmenter en fréquence dans l’avenir proche. Lors de cette thèse, j’ai cherché à comprendre comment le mélange des espèces d’arbres en interaction avec la sécheresse influence le fonctionnement microbien. J’ai comparé des communautés d’arbres dominées par une seule espèce avec des communautés composées de trois espèces dominantes d’arbres dans quatre types de forêt le long d’un gradient latitudinal en Europe.Avec différentes mesures d’activités microbiennes telles que l’utilisation de plusieurs substrats carbonés ou l’activité de dénitrification dans des sols échantillonnés dans ces forêts européennes, j’ai évalué l’impact du mélange des espèces d’arbres à travers des traits de litière et de racines absorptives sur le fonctionnement microbien. Des modèles linéaires généraux et des modèles d'équations structurelles ont montré que le fonctionnement microbien n’était pas systématiquement affecté par le mélange des espèces d’arbres, mais qu’il existait potentiellement des effets de cascades via la qualité de la litière et la colonisation des racines par les ectomycorhizes.Avec une expérience en microcosme à l’Ecotron Européen de Montpellier, j’ai testé comment des cycles d’asséchement et réhumectation (DRW) répétés affectent la diversité taxonomique et catabolique microbienne ainsi que le fonctionnement microbien, et si ces effets étaient modifiés par le mélange des espèces d’arbres. Malgré une large gamme de types de sol et de forêts, j’ai trouvé une association robuste entre les forêts mélangées et i) une résistance plus élevée de la respiration et de l’activité de dénitrification microbiennes ainsi que ii) des niveaux de stress des microorganismes du sol plus bas en réponse aux cycles DRW répétés, un scénario amené à devenir plus commun avec le changement climatique actuel.Ces résultats nous renseignent sur les mécanismes de l’impact du mélange des espèces d’arbres et des cycles de sécheresse sur le fonctionnement des communautés microbiennes du sol forestier et suggèrent qu’un mélange de différentes espèces d’arbres pourrait rendre les communautés microbiennes du sol et leur fonctionnement plus résistant face au changement climatique.