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La diversité : assurance de productivité des forêts

by Frédéric Magné - published on

Les changements globaux que connaît actuellement notre planète affectent tous les biomes et induisent de nombreux impacts à tous les niveaux d’organisation, des organismes aux écosystèmes et notamment la composition des communautés végétales. Plus il y a d’espèces, plus la productivité des écosystèmes est stable dans le temps. Si cette hypothèse dite « d’assurance écologique » a été vérifiée expérimentalement pour des prairies, elle est plus difficile à tester pour des forêts avec des arbres aux longévités centenaires. Une équipe internationale composée notamment de chercheurs du Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive et de la Station d’écologie expérimentale du CNRS à Moulis a imaginé une alternative. Près de 150 000 simulations basées sur des paramètres réels de forêts européennes ont été réalisées. Ces expériences virtuelles ont confirmé l’effet positif de la diversité des communautés d’arbres sur la stabilité des écosystèmes forestiers. Menés en collaboration avec des chercheurs français, suisses et allemands, ces travaux ont été publiés online le 12 septembre 2014 d’Ecology Letters.



Prenez 30 espèces d’arbres et arbustes aux caractéristiques de croissance bien connues. Jetez aléatoirement des graines sur une parcelle vide de 16 ha située entre le Sud de la Suisse et le Nord de l’Allemagne, avec des températures moyennes annuelles variant de 1° à 11°C et des précipitations annuelles de 500 à 1400 mm. Regardez les individus s’établir, grandir, mourir en fonction des conditions climatiques et de luminosité locale influencée par leurs voisins, pendant 2000 années. Recommencez 150 000 fois, soit 13 000 fois pour les 11 sites étudiés. Puis analysez : combien d’espèces sont-elles encore présentes en fin de simulation ? Comment a varié la productivité primaire de ces écosystèmes d’une année à l’autre ?

Ce protocole expérimental virtuel a permis de confirmer l’effet positif de la diversité de communautés d’arbres sur la productivité primaire pour les forêts d’Europe centrale et sur sa stabilité inter-annuelle. « La diversité tamponne les fluctuations de la productivité et ce d’autant plus que les conditions climatiques sont difficiles. Dans ce cas, la perte d’une espèce peut alors conduire à une forte perte de productivité et à de plus fortes fluctuations inter-annuelles. Du point de vue d’un gestionnaire, ces résultats suggèrent que les forêts mélangées seraient donc à privilégier par rapport à des forêts monospécifiques »,souligne Xavier Morin, chercheur au CEFE et auteur principal de l’étude.

Quant aux processus explicatifs, l’analyse des simulations suggère que ce sont les réponses fonctionnelles des espèces aux conditions de lumière qui sont à l’origine de cette stabilité. « Plus les espèces possèdent des caractéristiques différentes au niveau de leur tolérance à l’ombre, plus elles se compensent les unes les autres. Leurs réponses aux variations inter-annuelles du climat, facteur explicatif le plus souvent proposé dans les modèles théoriques, semblent avoir un plus faible effet sur la stabilité de la productivité dans le cas d’écosystèmes forestiers » précise l’écologue.




A gauche : Description schématique des expériences de diversité virtuelles réalisées. A partir d’un pool d’espèces variant de 1 à 30, le modèle de dynamique forestière permet de simuler la communauté résultant de l’action de la compétition et du climat, ainsi que la productivité de cette communauté. A droite  : Graphique montrant l’effet de la richesse spécifique en fin de simulation sur la stabilité temporelle de la productivité des communautés simulées. Pour les 11 sites d’Europe centrale étudiés, les communautés les plus riches en espèces sont les plus stables au cours du temps, et cet effet est d’autant plus fort que le site est peu productif, c’est-à-dire que les conditions du site sont plus stressantes. © X. Morin, L. Fahse, C. deMazancourt, M. Scherer-Lorenzen, H. Bugmann



 Référence

"Temporal stability in forest productivity increases with tree diversity due to asynchrony in species dynamics", Xavier Morin, Lorenz Fahse, Claire de Mazancourt, Michael Scherer-Lorenzen and Harald Bugmann, Ecology Letters, septembre 2014.
 

Contact chercheur

Xavier Morin
Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive (CEFE) – CNRS / Université Montpellier 1 ; 2 et 3 / Montpellier Supagro / EPHE / CIRAD
Tél. : 04 67 61 32 41
Email : xavier.morin@cefe.cnrs.fr
 

Contacts communications

Nathalie Vergne
Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive (CEFE) – CNRS / Université Montpellier 1 ; 2 et 3 / Montpellier Supagro / EPHE / CIRAD
Tél. : 04 67 61 32 56
Email : Communication@cefe.cnrs.fr