Associations plantes-sol le long de gradients environnementaux : des groupes trophiques aux multiples fonctions écosystémiques

Plant-soil linkages along environmental gradients : From trophic groups to multiple ecosystem functions

• Auteur / Autrice : Camille Martinez Almoyna
• Direction : Wilfried Thuiller, Tamara Munkemuller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biodiversité écologie environnement
• Date : Soutenance le 27/05/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'écologie alpine (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Poulenard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Wilfried Thuiller, Gentile-Francesco Ficetola, Sandra Lavorel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stephan Hättenschwiler

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alpes (France)

Écologie fonctionnelle

Traits fonctionnels

Interactions multitrophiques (écologie)

ADN environnemental

Mots clés libres

Biodiversité du sol

ADN environnementale

Diversité multi-Trophique

Traits fonctionnels

Multifonctionnalité

Alpes françaises

Soil biodiversity

Environmental DNA metabarcoding

Multitrophic diversity

Functional traits

Multifunctionality

French Alp

Résumé

Mes travaux de thèse visent à mieux comprendre les liens entre l'environnement, la diversité des communautés de plantes et du sol, et le fonctionnement des écosystèmes de montagne.Dans un premier chapitre, nous quantifions l’importance relative des changements environnementaux et de composition de la communauté de plantes et du sol sur des fonctions écosystémiques. Nous montrons l’influence de certains groupes clés (ex. les champignons saprophytes) sur la productivité et la multifonctionnalité de l’écosystème, et le rôle indirect joué par d’autres groupes trophiques qui interagissent avec les champignons saprophytes. Ce chapitre suggère toutefois l’existence d’une régulation de la diversité et de l’activité des groupes de décomposeurs (bactéries et champignons), via leur interaction avec les groupes trophiques qui les consomment. Dans un second chapitre, nous intégrons donc le réseau trophique du sol dans la modélisation de la décomposition de la matière organique à l’aide d‘un modèle d’équations structurelles. La prise en compte hiérarchique de l’effet de l'environnement et du réseau trophique sur une fonction donnée ouvre ainsi la voie à des prédictions spatiales du fonctionnement des écosystèmes. Cependant, cette vision hiérarchique, top-down, est difficile à appliquer quand il existe des rétroactions entre les fonctions écosystémiques et les groupes trophiques. Ainsi, dans un troisième chapitre, nous identifions quels aspects de la communauté microbienne (ses traits ou sa fonction), permettent le mieux de prédire les distributions des plantes. Ce chapitre, qui révèle que l’effet de l’activité de décomposition microbienne est un bon prédicteur des distributions des plantes, ce qui n’est pas le cas des traits microbiens liés à l’acquisition des ressources, nous conduit dans un quatrième et dernier chapitre à explorer les associations biogéographiques entre traits et fonction des organismes décomposeurs, et traits et fonction des plantes sans a priori hiérarchique. Nous confirmons ainsi l’importance de la qualité de la litière pour faire le lien entre les compartiments sous et sur le sol à large échelle.Cette thèse à l’interface entre la biogéographie fonctionnelle, l’écologie des réseaux et l’écologie des communautés a permis de mieux appréhender les liens étroits et multi-directionnels entre les différents compartiments du système plantes-sol et de son fonctionnement.

My PhD thesis aims to better understand the links between the environment, plant and soil community diversity, and the functioning of mountain ecosystems.In the first chapter, we quantify the relative importance of environmental and compositional changes in plant and soil communities on ecosystem functions. We show the influence of some key groups (e.g. saprophytic fungi) on ecosystem productivity and multifunctionality, and the indirect role played by other trophic groups that interact with saprophytic fungi. However, this chapter also suggests that the diversity and the activity of decomposer groups (bacteria and fungi) could be regulated via their interaction with the microbe-feeding trophic groups. In a second chapter, we thus integrate the soil food web into the modelling of organic matter decomposition using a structural equation model. The explicit consideration of a hierarchical structure between the environment and the soil food web on the targeted function should now pave the way for better and more robust spatial predictions of ecosystem functions. However, this hierarchical, top-down view is difficult to apply when there are feedbacks between ecosystem functions and trophic groups. Thus, in a third chapter, we identify which aspects of the microbial community (its traits or its function) best predict plant distributions. This chapter reveals that the effect of microbial decomposition activity is a good predictor of plant distributions, which is not the case for microbial traits related to resource acquisition. In a final chapter, we therefore explore the biogeographical associations between traits and functions of decomposer organisms and traits and functions of plants without any prior hierarchical structure. We thus confirm the importance of litter quality in linking the below- and aboveground compartments on a large scale.This thesis at the interface between functional biogeography, network ecology and community ecology has allowed us to better understand the close and multi-directional links between the different compartments of the plant-soil system and its functioning.