Effets des bryophytes sur les microsites de régénération forestière en climat tempéré : implications pour la régénération naturelle de Pinus sylvestris et Quercus petraea en forêt mélangée

Effects of bryophytes on forest regeneration microsites in temperate climate : implications for natural regeneration of Pinus sylvestris and Quercus petraea in mixed forest

• Auteur / Autrice : Laura Chevaux
• Direction : Philippe Balandier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie
• Date : Soutenance le 10/03/2022
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écosystèmes forestiers (Nogent-sur-Vernisson, Loiret)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Gégout
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Gégout, Nicole Fenton, Catherine Collet, Xavier Morin, Régis Fichot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Claude Gégout, Nicole Fenton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles d'équations structurales

Régénération forestière

Bryophytes

Écologie

Mots clés libres

Bryophytes terricoles

Régénération

Semis

Assemblage des communautés

Chêne sessile

Pin sylvestre

Terricolous bryophytes

Regeneration

Seedings

Community assembly

Sessile oak

Scots pine

Résumé

L’ensemble des conditions environnementales nécessaires à la régénération forestière naturelle constitue un microsite favorable pour la germination des graines et la croissance des semis. Parmi ces microsites, les bryophytes terricoles représentent un support important, présent dans la quasi-totalité des écosystèmes. De plus, les bryophytes ont un rôle important sur le recrutement de certaines plantes vasculaires dans les forêts tempérées. Les bryophytes terricoles, par l’expression de certains traits morphologiques comme la densité ou l’épaisseur du tapis, peuvent modifier les microsites de régénération en modulant les températures, l'humidité et l’accès aux nutriments du sol (théorie des filtres). Cependant, les interactions entre la régénération forestière arborée et les bryophytes restent méconnues. Afin de mieux comprendre les interactions entre les bryophytes et la régénération, nous avons étudié les effets généraux des strates de végétation et des bryophytes sur la régénération forestière naturelle dans un système causal (Modèle d’Équations Structurelles) sur un réseau national de placettes d’observation. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé un suivi de régénération en forêt mélangée sur un réseau régional de placettes expérimentales pour identifier les effets des bryophytes sur la croissance et la survie des semis de chêne sessile (Quercus petraea) et pin sylvestre(Pinus sylvestris). Nous avons également essayé d’évaluer les effets de deux espèces de bryophytes fonctionnellement différentes sur les conditions abiotiques du microsite en réalisant des suivis de température, d’humidité et de lumière in situ. Enfin, nous avons réalisé une expérimentation en conditions semi-contrôlées en serre pour suivre la germination et la croissance du chêne et du pin sur des tapis de bryophytes ainsi que sur le sol nu, en fonction de deux humidités atmosphériques et de deux humidités édaphiques. Nous montrons et discutons qu’en fonction de leurs traits fonctionnels, les différentes espèces de bryophytes n’ont pas le même effet sur l’installation, la croissance ou le taux de survie des semis. Les bryophytes peuvent avoir un effet de barrière physique mais jouent également un rôle sur l’humidité dans les microsites de régénération. Les bryophytes terricoles filtreraient différentes espèces arborées notamment selon la taille de leur graine.

All the environmental conditions necessary for natural forest regeneration constitute a favorable microsite for seed germination and seedling growth. Among these microsites, terricolous bryophytes represent an important support, present in almost all ecosystems. In addition, bryophytes have an important role in the recruitment of certain vascular plants in temperate forests. Terricolous bryophytes, through the expression of certain morphological traits such as density or mat thickness, can modify regeneration microsites by modulating soil temperatures; moisture and access to nutrients (filter theory). However, the interactions between tree forest regeneration and bryophytes remain poorly understood. In order to understand the interactions between bryophytes and regeneration, we studied the general effects of vegetation strata and bryophytes on natural forest regeneration in a causal system (Structural Equation Modelling) on a national network of observation plots. In a second step, we conducted a regeneration monitoring in mixed forest on a regional network of experimental plots to identify the effects of bryophytes on the growth and survival of sessile oak (Quercus petraea) and Scotspine (Pinus sylvestris) seedlings. We also tried to evaluate the effects of two functionally different bryophyte species on the abiotic conditions of the microsite by monitoring temperature, humidity and light in situ. Finally, we conducted a semi-controlled greenhouse experiment to monitor germination and growth of oak and pine on bryophyte mats as well as on bare soil as a function of two atmospheric and two edaphic humidities. We show and discuss that, depending on their functional traits; different bryophyte species do not have the same effect on seedling establishment, growth, or survival rates. Bryophytes may have a physical barrier effect but also play a role on moisture in regeneration microsites. Terricolous bryophytes would filter out different tree species depending on their seed size.