des espèces. Les interactions de types facilitation et complémentarité observées à l’échelle de
la communauté seraient ainsi liées à des modifications de valeurs de traits fonctionnels à l’échelle de l’espèce. La prédiction de la stabilité de la production de communautés plurispécifiques face à une sécheresse extrême pourrait donc être améliorée par une meilleure compréhension des effets des changements de valeurs de traits induits par des interactions hétérospécifiques.
Pour répondre à nos hypothèses concernant le rôle des interactions entre espèces dans le déterminisme de la production aérienne, une expérimentation en conditions semi-contrôlées a été mise en place dans la mesure où cette approche permettait d’analyser plus finement les mécanismes sous-jacents des effets de composition et de différences fonctionnelles. Sur la base de la composition botanique des communautés de prairies permanentes de moyenne montagne, cinq espèces (quatre graminées et une légumineuse) ont été sélectionnées et cultivées en monocultures ou en association de deux ou cinq espèces afin de réduire la complexité de ces communautés prairiales. En effet, l’utilisation de mélanges plurispécifiques simples est une nécessité pour l’étude fine des mécanismes de réponse à une sécheresse à
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l’échelle des espèces et de la communauté. L’effet de la présence d’une légumineuse sur les performances de la communauté sera évalué en association avec une ou plusieurs graminées pour tester la continuité d’effet selon le niveau de diversité interspécifique et l’abondance de la légumineuse. Afin de déterminer la réponse du système racinaire à un événement de sécheresse extrême, ainsi que son implication potentielle dans les interactions entre espèces et les mécanismes de complémentarité associés, nous avons choisi de développer une expérimentation en mésocosme et en conditions semi-contrôlées. Un système de culture en pots a ainsi été sélectionné de manière à pouvoir observer l’enracinement en profondeur des communautés végétales. Ces cultures en pots ont été positionnées sur une plateforme expérimentale composée d’un ensemble de balances, ce qui permet par ailleurs d’effectuer un suivi précis des apports en eau, du contenu en eau du sol et de l’évapotranspiration des couverts végétaux. Cette plateforme expérimentale a été placée sous un abri roulant transparent qui permet d’intercepter les précipitations (sur une partie ou la totalité du dispositif) et de simuler un événement de sécheresse estival tout en limitant les biais liés au vent et au rayonnement. Les mesures effectuées sur les communautés végétales assemblées suivent une approche d’écologie fonctionnelle permettant d’appréhender les mécanismes physiologiques abordés dans nos hypothèses, via l’analyse de traits morphologiques et physiologiques. Une forte originalité de notre travail a été de mesurer simultanément les traits aériens et souterrains, de l’échelle de l’individu à la communauté végétale. Les traits fonctionnels sélectionnés sont des proxi de fonctions visées (assimilation et utilisation des ressources, évitement et tolérance à la sécheresse). Ils ont été mesurés en conditions hydriques optimales et en conditions de sécheresse modérée à extrême pour permettre de déterminer les stratégies d’acquisition des ressources et de résistance au stress hydrique des espèces.
Le cadre conceptuel sous-jacent à notre démarche est présenté en figure 1-13. Le tableau 1-1 synthétise notre démarche de travail et l’organisation de cette démarche en identifiant les thématiques abordées, le niveau d’échelle, les conditions de stress concernées et rappelant l’hypothèse testée. La référence au chapitre de résultat permet d’avoir une vision globale du plan de la thèse.
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Chapitre de thèse Niveau
d’organisation
Conditions
hydriques Hypothèses Traits
1. Déterminisme de la production aérienne hors stress : composition des mélanges et interactions hétérospécifiques
Communauté / espèce
Non limitantes
La facilitation pour l’azote par la légumineuse entraine un phénomène d’overyielding à l’échelle de la communauté via une augmentation de la biomasse des graminées associées
Aériens
Communauté
La complémentarité pour l'utilisation de l'eau du sol entraine un phénomène d’overyielding à l’échelle de la communauté via une différenciation verticale de niches entre graminée et légumineuse
Racinaires
2. Résistance et récupération de la production aérienne des mélanges sous sécheresse extrême
Communauté
Sécheresse extrême: résistance
Un collapse des interactions positives entre espèces lors d’une sécheresse extrême limite la production de biomasse de l’ensemble des mélanges
Aériens Sécheresse
extrême: résilience
La présence d’une légumineuse entraîne une meilleure résilience post-stress des mélanges via des mécanismes de facilitation pour l’azote et de complémentarité pour l'utilisation de l'eau
3. Récupération aérienne des espèces après sécheresse extrême : variation intraspécifique des traits et effet du voisinage
Espèce
Sécheresse extrême: résilience
(i) L’identité de l’espèce associée affecte la récupération aérienne post-sécheresse des espèces en mélanges
(ii) Des changements de valeurs de traits induits par l’espèce associée et liés à l’acquisition des ressources ou à la résistance à la sécheresse affectent la récupération aérienne post-sécheresse des espèces en mélanges
Aériens
4. Réponse du compartiment racinaire à
un événement de sécheresse extrême Communauté
Non limitantes L’association de plusieurs espèces en mélanges induit une croissance
plus importante des racines profondes
Racinaires Sécheresse
extrême: résistance
(i) Lors d’une sécheresse modérée le déficit en eau stimule la croissance des racines profondes alors qu’en cas de sécheresse sévère la croissance racinaire est réduite
(ii) L’association de plusieurs espèces en mélanges induit une croissance plus importante des racines profondes lors d’un stress modéré mais n’a aucun effet sur la croissance racinaire en cas de stress sévère au regard de ressources et d’interactions entre espèces limitantes Sécheresse
extrême: résilience
L’association de plusieurs espèces en mélanges induit à long terme une croissance plus importante des racines profondes lors de la récupération post-sécheresse
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