Cette thèse a pour objectif de contribuer à la compréhension des interactions biotiques entre les plantes et la faune du sol dans des forêts aux contextes pédoclimatiques contrastés et sous l’influence de stress environnementaux tels que l’allongement des périodes de sécheresse. Une première approche comparative vise à décrire les facteurs de contrôle des communautés de macrofaune du sol dans des forêts européennes, en mettant l’accent sur l’importance de la diversité spécifique des arbres et de leur type fonctionnel (chapitres 1 et 2). Dans un second temps, des expérimentations en conditions contrôlées ont considéré les interactions trophiques entre les litières d’arbres et la faune saprophage, et leurs conséquences pour la transformation de la matière organique (chapitre 3), puis d’étudier les interactions entre macrofaune et nématodes du sol dans un contexte de changement climatique (chapitre 4). Cette thèse s’appuie à la fois sur des données collectées au champ et sur des résultats d’expérimentations en conditions contrôlées.
Question 1 : Quelle est l’importance relative de la diversité et du type fonctionnel des arbres et des conditions microenvironnementales sur la composition et la structure des communautés de macrofaune du sol dans les forêts européennes ?
Hypothèse 1.1 : l’abondance et la diversité de la macrofaune sont plus élevées en forêts mixtes que pures. Cette hypothèse s’appuie sur l’idée que les mélanges d’espèces augmentent la probabilité d’inclure une espèce d’arbre aux traits favorables pour la macrofaune, et fourni par ailleurs une diversité plus importante de microhabitats et de ressources trophiques.
Hypothèse 1.2 : les communautés de macrofaune sont largement structurées par les conditions microclimatiques et la disponibilité des microhabitats, qui sont à leur déterminées par le type fonctionnel dominant des arbres (décidus vs persistant). On s’attend en effet à observer une augmentation de l’abondance et diversité des invertébrés édaphiques sous les arbres permettant une plus grande ouverture de la canopée et l’établissement d’une strate herbacée fournissant des microhabitats et des ressources diversifiés.
26 Hypothèse 1.3 : la réponse de la macrofaune dépend de son niveau trophique. On s’attend en effet à ce que les organismes saprophages soient plus sensibles que les prédateurs aux changements de composition en arbres, car sont directement reliés aux arbres par interactions trophiques, alors que les prédateurs dépendent seulement des microhabitats et du microclimat maintenu par les arbres.
Après cette approche globale sur l’ensemble de la macrofaune du sol, le second chapitre se concentre sur l’influence de la diversité végétale sur la structure fonctionnelle des communautés de coléoptères Carabidae.
Question 2 : comment se structure fonctionnellement les communautés de coléoptères Carabidae dans des forêts de différentes composition en arbres et aux conditions stationnelles différentes ?
Hypothèse 2.1 : les parcelles de forêts mixtes fourniront davantage de microhabitats plus diversifiés et une qualité de litière en moyenne meilleure pour les proies des carabiques favorisant une plus grande proportion de généralistes d’habitat et régime alimentaire, et une plus grande diversité fonctionnelle.
Hypothèse 2.2 : la proportion d’arbres à feuillage persistant diminue la qualité du sol et de la litière, et la diversité de la végétation sous-arborée, réduisant la diversité fonctionnelle des carabiques pour favoriser les espèces spécialistes des forêts et zoophages. La diminution associée de fertilité du milieu induira une diminution de la taille moyenne des carabiques.
Hypothèse 2.3 : la fermeture de la canopée filtre pour les espèces spécialistes des forêts, incapable de voler (aptères ou brachyptères) et meilleures marcheuses (plus grande longueur de jambe par rapport à la longueur totale.
Hypothèse 2.4 : la qualité du sol, reliée à la productivité de la parcelle va positivement influencer la masse corporelle moyenne.
27 Hypothèse 2.5 : la biomasse et diversité de végétation sous arborée ainsi que la biomasse de proie potentielle à la surface du sol vont respectivement favoriser les espèces généraliste en favorisant les espèces graminivore, et les espèces zoophages.
Suite à cette approche comparative sur les traits des coléoptères carabiques, deux approches expérimentales sont utilisées pour s’intéresser aux traits et au rôle des macroinvertébrés sapro-géophages et leurs interactions biotiques.
Question 3 : est ce que les préférences alimentaires des macroarthropodes saprophages sont prédictibles à partir des propriétés physico-chimiques des feuilles de litière, et ces préférences ont-t-elles des conséquences pour les propriétés de leurs déjections ?
Hypothèse 3.1 : les macroarthropodes saprophages préfèrent les litières riches en nutriments, de faible teneur en tannins, à forte capacité de rétention d’eau et faible épaisseur.
Hypothèse 3.2 : les propriétés des boulettes fécales dépendent de la composition du régime alimentaire des macroarthropodes, de leurs besoins nutritionnels et de leur capacité à digérer certains constituants complexes de la litière comme les tannins Hypothèse 3.3 : chaque espèce de macroarthropodes saprophages induira une transformation de la matière organique différente du fait de traits physiologiques différents d’une espèce à l’autre.
Le dernier chapitre de la thèse abordera l’étude des interactions macro-microfaune et plus précisément l’effet de la diversité de la macrofaune sapro-géophage sur les communautés de nématodes soumis à une sécheresse prolongée..
Question 4 : est-ce qu’une plus grande diversité fonctionnelle de la macrofaune sapro-géophage limite les effets de la sécheresse prolongée sur les nématodes ?
28 Hypothèse 4.1 : une sécheresse prolongée diminue l’abondance des nématodes, notamment aux plus hauts niveaux trophiques (prédateurs et omnivores), favorisant les nématodes microbivores plus résistants aux stress environnementaux.
Hypothèse 4.2 : une macrofaune plus diversifiée fonctionnellement favorise l’abondance et la diversité des nématodes, notamment bactérivores et limite l’impact négatif de la sécheresse
Hypothèse 4.3 : tous les groupes de macrofaune n’induiront pas la même réponse des nématodes avec un effet plus grand des ingénieurs de l’écosystème (vers de terre anéciques et endogés) qui affectent le sol de façon plus importante et variée que les transformateurs de litière (isopodes et diplopodes).