L'assurance écologique est-elle applicable aux communautés microbiennes telluriques ?

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Submitted on 3 Jun 2020

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L’assurance écologique est-elle applicable aux communautés microbiennes telluriques ?

Vincent Tardy, Olivier Mathieu, Jean Lévêque, Philippe Lemanceau, Lionel Ranjard, Pierre-Alain Maron

To cite this version:

Vincent Tardy, Olivier Mathieu, Jean Lévêque, Philippe Lemanceau, Lionel Ranjard, et al..

L’assurance écologique est-elle applicable aux communautés microbiennes telluriques ?. Workshop Interactions des Microorganismes avec leurs Environnements : Circulation, Adaptation, Jun 2012, Dijon, France. 2012. �hal-02749965�

0.00 5000.00 10000.00 15000.00 20000.00 25000.00 30000.00 35000.00 40000.00 45000.00

0 1 3 5 10 20 40 80

D0_Control D3_Control D5_Control D0_Hg

D3_Hg D5_Hg

D0_Heat D3_Heat

Les activités anthropiques telles que le changement d’occupation des sols et l’industrialisation ont conduit à une diminution importante de la biodiversité à l’échelle mondiale. Face à cette érosion, la compréhension de la relation entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes a suscité depuis ces dernières années un intérêt croissant dans les sciences environnementales et écologiques. En 1999, Yachi et Loreau développent le concept d’assurance écologique selon lequelle une forte diversité d’espèces dans un écosystème conduit a une meilleure stabilité des communautés suite à une perturbation, et par conséquent au maintien des fonctions essentielles de l’écosystème. Cette relation entre diversité-stabilité- fonction a largement été étudiée chez les végétaux mais reste encore inconnue chez les microorganismes du sol.

L’assurance écologique est elle applicable aux communautés microbiennes telluriques ?

V.TARDY¹, O. MATHIEU², J. LEVEQUE², P. LEMANCEAU¹, L. RANJARD¹ et P.A. MARON¹

1 Laboratoire de Microbiologie du Sol et de l’Environnement et Plateforme GenoSol (UMR 1229), INRA/Université de Bourgogne, DIJON

2 Université de Bourgogne, UMR Biogéoscience 5561, UFR Science Terre & Environnement, 6 Bd Gabriel, F-21000 Dijon, France.

10⁰ 10^-3 10^-5

Forte Faible

10⁰ 10^-3 10^-5

Inoculation Dilution

Microcosmes de sol stérile Diversité

Suspension de sol

(sol de prairie, ORE, Lusignan)

Etudier l’impact d’une érosion artificielle de biodiversité sur la stabilité (i.e. la résilience et la résistance par rapport à une perturbation) des communautés microbiennes en réponse à deux types de perturbation: un stress métallique (rémanent) et un stress thermique (non rémanent).

Forte diversité Plus résistant ? Plus résilient ?

Faible diversité Moins résistant ? Moins résilient ?

Hypothèses

Application de deux perturbations Erosion de biodiversité

Temps d’incubation (en jours) 0 1 3 5 10 20 30 40 50 60 70 80

Suivi de la dynamique des communautés microbiennes : Biomasse moléculaire

Suivi de la minéralisation du carbone du sol : Prélèvement de gaz et mesure du CO₂ par CPG.

Stress métallique Hg : 20 µg/g de sol

Stress thermique 50 °C pendant 24 heures

Control

Résultats

Stratégie Expérimentale

Cinétique de respiration (CO₂ en µg/g de sol) des différents niveaux de diversité pour chaque traitement pendant 80 jours d’incubation Biomasse moléculaire à différents temps

d’incubation

ng d’ADN/g de sol sec

Temps d’incubation (j)

Quantité d’ADN semblable selon les niveaux de diversité pour chaque traitement

Fort impact du stress thermique sur la biomasse moléculaire

Contexte Scientifique

Maintien du fonctionnement

du sol

3 niveaux de diversité

Expérimentation en microcosmes

Allons libérer Carentan

Stress

Objectif

-80.00 -60.00 -40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00

0 1 3 5 10 20 30 40 50 60 70 80

D0_Control-Heat D3_Control-Heat D5_Control-Heat

-5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00

0 1 3 5 10 20 30 40 50 60 70 80

D0_Control-Hg D3_Control-Hg D5_Control-Hg

L’ érosion de diversité n’impacte pas la respiration du carbone du sol dans les microcosmes contrôles (non montré)

Les perturbations (mercure et chaleur) impactent la respiration du sol par une diminution de la concentration en CO₂ dégagé quel que soit le niveaux de diversité (D0, D3 et D5).

Résilience fonctionnelle des 3 niveaux de diversité pour les 2 perturbations à 80 jours

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80

D0_Control D0_Hg D3_Control D3_Hg D5_Control D5_Hg

Respiration (CO 2 en µg/g de sol)

Control + Mercure

Temps d’incubation (j) _0.00

10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80

D0_Control D0_Heat D3_Control D3_Heat D5_Control D5_Heat

Respiration (CO 2 en µg/g de sol

Control +Chaleur

Temps d’incubation (j)

Réponses similaires entre les 3 niveaux de diversité

Control - Mercure Control - Chaleur

Réponses différentes entre niveaux de diversité (D0 ≈ D3 ≠ D5)

A 20, 30 et 40 jours d’incubation, les microcosmes les moins diversifiés (D5) ont été plus fortement impacté dans leur capacité de minéralisation du carbone que les microcosmes les plus diversifiés (D0 et D3) lorsque l’on applique un stress thermique

Différence de fonctionnement expliquées par une différence de diversité et non par une différence de biomasse

Conclusions

Respiration (CO 2 en µg/g de sol) Respiration (CO 2 en µg/g de sol)

Référence bibliographique

Yachi, S., Loreau, M., 1999. Biodiversity and ecosystem productivity in a fluctuating environment: The insurance hypothesis. Proc. Natl. Acad. Sci.

96: 1463-1468

Pour le stress thermique, la baisse de minéralisation est accentuée par l’érosion de diversité (Exemple de D5)

(D0 ≈ D3 ≈ D5) Erosion de diversité Capacité de résilience observée

mais

Vitesse de résilience ralentie Cinétiques de minéralisation similaires entre les niveaux de diversité

L’intensité de minéralisation diminue au plus faible niveaux de diversité Perte de fonction pour la faible diversité lors d’un stress thermique

Etudes des communautés microbiennes Structure : ARISA, ratio B/F Diversité taxonomique

Perspectives

Stabilité de la diversité des communautés

microbiennes

Stabilité fonctionnelle

Faire le lien

Ecart des moyennes des respirations perturbées par rapports aux respirations contrôles