Relations entre traits fonctionnels, bioturbation et transferts d'eau sur des vers de terre échantillonnés dans le nord du Vietnam

Relationships between functional traits, bioturbation and water transfers of earthworms sampled in northern Vietnam

• Auteur / Autrice : Quang Pham
• Direction : Pascal Jouquet, Duc Anh Nguyen, Nicolas Bottinelli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces continentales
• Date : Soutenance le 11/12/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Lata
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Katell Quénéa, Guénola Peres
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Cortet, Claire Le Bayon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Viet-Nam (nord)

Écologie des sols

Infiltration

Vers de terre

Bioturbation

Mots clés libres

Bioturbation

Drilosphère

Interactions interspécifiques

Propriétés hydrauliques

Vers de terre

Bioturbation

Drilosphere

Interspecific interactions

Hydraulic properties

Earthworms

Résumé

Les vers de terre, de par la production de turricules et de galeries jouent un rôle majeur dans la formation et l'entretien de la structure du sol avec des conséquences sur les transferts d'eau. Cependant, la majeure partie de nos connaissances concerne la famille des Lumbricidae, tandis que la famille la plus diversifiée, les Megascolecidae, est largement sous-étudiée. Par conséquent, cette thèse visait à mieux comprendre l'impact des vers de terre tropicaux de la famille des Megascolecidae sur la structure du sol et les transferts d'eau, en particulier en utilisant leurs traits morpho-anatomiques comme proxy.Pour ce faire, deux expériences ont été menées en laboratoire. Dans la première, 23 espèces de vers de terre ont été échantillonnées dans le nord du Vietnam et leurs traits morpho-anatomiques ont été mesurés. Les vers de terre ont été classés en quatre catégories écologiques en fonction de leur traits morpho-anatomiques. Les vers de terre ont ensuite été incubés dans des mésocosmes afin d'y mesurer le volume et la compaction de leur drilosphere ainsi que l'infiltration de l'eau. Dans la deuxième expérience, l'effet individuel et interactif du ver anécique Amynthas zenkevichi et du ver endogé Pontoscolex corethrurus sur la structure du sol et les transferts d'eau ont été mesurés. Les réseaux de galerie ont été caractérisés à l'aide de la tomographie aux rayons X et les transferts d'eau ont été caractérisés en termes d'infiltration d'eau, d'évaporation et d'humidité du sol.Les résultats de la première expérience ont montré (i) une bonne correspondance entre le volume des différentes parties du drilopshere et les quatre catégories écologiques, alors que les différences étaient moins nettes pour la compaction des turricules ou la compaction autour des galeries ; ii) les vers de terre avaient soit un effet positif ou neutre sur l'infiltration de l'eau du sol sans distinction nette entre les quatre catégories écologiques ; (iii) l'utilisation possible des traits morpho-anatomiques pour prédire l'impact des vers de terre sur l'infiltration de l'eau du sol et la compaction de la drilopshere. Les résultats de la deuxième expérience ont montré que la présence des espèces A. zenkevichi et P. corethrurus ensemble avait un léger effet synergique positif sur la résistance du sol à la perte d'eau par évaporation.Pour conclure, ce travail montre que les vers de terre tropicaux peuvent être classés en catégories écologiques, mais que les liens avec le fonctionnement du sol ne sont pas toujours cohérents. Cette thèse met en évidence de nouvelles pistes de recherche basées sur les traits d'effet, qui peuvent être utilisées pour identifier les effets des vers de terre tropicaux sur la structure du sol et l'infiltration de l'eau.

Earthworms are known to play a major role in soil structure formation and maintenance through the production of casts and burrows with consequences on soil water transfers. However, most of the literature is based on Lumbricidae species, while the most diverse family, the Megascolecidae, is comparatively understudied Therefore, this thesis aimed at providing a better understanding of the impact of tropical earthworms from the Megascolecidae family on soil structure and water transfers, particularly using their morpho-anatomical traits as a proxy.To do so, two experiments were conducted in laboratory conditions. In the first, 23 earthworm species were sampled in northern Vietnam and their morpho-anatomical traits were measured. Earthworms were assigned into four ecological categories based on the morpho-anatomical traits selected by Bottinelli et al. (2020) for Lumbricidae species. Earthworms were incubated in mesocosms and the whole drilosphere (i.e., volume of surface and belowground casts, empty burrows and lateral soil compaction and bulk density of casts and the lateral compaction) was characterized by X-ray computed tomography. In addition, the soil water infiltration was measured. In the second experiment, the individual and interactive effect of the anecic Amynthas zenkevichi and the endogeic Pontoscolex corethrurus on soil structure and resultant effects on water transfers were investigated. Burrow systems were characterized using X-ray tomography and soil water transfers were characterized in terms of water infiltration, evaporation, and moisture.Results of the first experiment showed (i) a good match between the volume of the different parts of the drilopshere and the four ecological categories, whereas differences were less clear for the bulk density of casts or at the vicinity of burrows; (ii) earthworms had no or a positive effect on soil water infiltration without clear distinction between the four ecological categories; (iii) the possible use of both morpho-anatomical traits and machine learning to predict the impact of earthworms on soil water infiltration and bulk density variations of the drilosphere. Results of the second experiments showed that the presence of A. zenkevichi and P. corethrurus species together had a slight, synergistic, positive effect on soil resistance to water loss by evaporation.To conclude, this thesis showed that tropical earthworms can be assigned into ecological categories, but links with soil functioning can somehow be wrong. This thesis highlights new avenues of research based on effect traits, that can be used to identify the effects of tropical earthworms on soil structure and water infiltration.