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Plan du COURS. I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales II - Exemples de réponses des plantes aux contraintes écologiques (Aspect théorique de la réponse aux contraintes) III - Les stratégies fonctionnelles des végétaux : notion de stratégies adaptatives - PowerPoint PPT Presentation
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I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétalesI - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
II - Exemples de réponses des plantes aux contraintes écologiquesII - Exemples de réponses des plantes aux contraintes écologiques(Aspect théorique de la réponse aux contraintes)(Aspect théorique de la réponse aux contraintes)
III - Les stratégies fonctionnelles des végétaux : notion de stratégies III - Les stratégies fonctionnelles des végétaux : notion de stratégies adaptativesadaptatives
IV - Les successions végétales : relations avec les stratégies fonctionnellesIV - Les successions végétales : relations avec les stratégies fonctionnelles
V - Les invasions biologiques.V - Les invasions biologiques.
VI - Le changement globalVI - Le changement global
Plan du COURSPlan du COURS
IV - Les Successions végétalesIV - Les Successions végétales
A - Concepts et DéfinitionsA - Concepts et DéfinitionsB - Méthodes d’étude des Successions végétalesB - Méthodes d’étude des Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétales
Plan du COURSPlan du COURS
IV - Les Successions végétalesIV - Les Successions végétales
A - Concepts et DéfinitionsA - Concepts et DéfinitionsB - Méthodes d’étude des Successions végétalesB - Méthodes d’étude des Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétales
Plan du COURSPlan du COURS
Définition de la SUCCESSION VEGETALE
(Lepart et Escarré, 1983)
« Processus de colonisation d’un biotope par les êtres « Processus de colonisation d’un biotope par les êtres
vivants et les changements dans le temps de la vivants et les changements dans le temps de la
composition floristique, faunistique et microbiologique composition floristique, faunistique et microbiologique
d’une station après qu’une perturbation ait détruit d’une station après qu’une perturbation ait détruit
partiellement ou totalement l’écosystème préexistant »partiellement ou totalement l’écosystème préexistant »
Définition de la SUCCESSION VEGETALE PRIMAIRE
(Lepart et Escarré, 1983)
« Dynamique d’occupation, par des êtres vivants, d’un « Dynamique d’occupation, par des êtres vivants, d’un
espace où le substrat est à nu ; le milieu est modifié au espace où le substrat est à nu ; le milieu est modifié au
cours du temps en relation avec les changements de cours du temps en relation avec les changements de
végétation » végétation »
• Changements lent car le sol n’est pas encore formé (Lithosols)
Biotopes concernés : Systèmes Dunaires Vases salées Zones de retrait des glaciers Champs de lave des volcans Bords de lacs comblés par les
sédiments ou Tourbières Carrières
Définition de la SUCCESSION VEGETALE SECONDAIRE(Lepart et Escarré, 1983)
« Processus de reconstitution de la « Processus de reconstitution de la
végétation après destruction totale ou végétation après destruction totale ou
partielle d’une communauté végétale partielle d’une communauté végétale
préexistante »préexistante »
• Processus comparé à la « cicatrisation » d’une blessure pour un organisme.
• Processus dépendant de l’action de l’homme
Biotopes concernés : Cultures abandonnées Zones brûlées Zones soumises à différents
impacts tels que : défrichement – pâturage - fauche - ouragan - stérilisation du sol
Série de Végétation
Temps = gradient successionnel
Métaclimax
IV - Les Successions végétalesIV - Les Successions végétales
A - Concepts et DéfinitionsA - Concepts et DéfinitionsB - Méthodes d’étude des Successions végétalesB - Méthodes d’étude des Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétales
Plan du COURSPlan du COURS
Documents Utilisation Dates de publicationOuvrages/thèses localeshistoire, géographie,sciences naturelles
Historique d’exploitationdes pelouses
1850-1950
Plans cadastraux, cartestopo
Evolution d’occupationdu sol par formationsvégétales
1750-2000
Cartes postales anciennes/ photos actuelles
Variations de faciès devégétation au même point
1900-2000
Photo aériennes IGN Id. sur de grandessurfaces mais moinsprécis au niveau du faciès
1950-2000
Relevés botaniques Evolution qualitative dela flore
1800-1950
Relevésphytosociologiques
Evolution floristiquesemi-quantitative
1950-2000
IV - Les Successions végétalesIV - Les Successions végétales
A - Concepts et DéfinitionsA - Concepts et DéfinitionsB - Méthodes d’étude des Successions végétalesB - Méthodes d’étude des Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétales
Plan du COURSPlan du COURS
SUCCESSIONS Primaires
Colonisation par la végétation d’un sol nu à l’origine (coulée de lave, dune de sable, recul de
glacier)
Graminées et autres phanérogames pionnières
Fougères
Arbustes et arbres
Mousses et Lichens
Clements 1916Lichter, J; Ecology, 2000
Recolonisation de l’île de Krakatau entre 1883 et 1934
Echelle de Temps
3 ans 25 ansDès lave refroidie 60 ans
Stress: manque de ressources (eau, nutriments) qui restreint la production de biomasse.
Gradient successionnel
La Succession végétale dans le milieu dunaire
COMMUNAUTE Dune embryonnaire
Elymus farctus
Dune blanche
Ammophila arenaria
Dune de transition
Helichrysum stoechas
Lette grise
Helichrysum stoechas
+mousses et lichens
Gradient de succession
Océan
Gradients de perturbation et de Gradients de perturbation et de stressstress
du milieu dunairedu milieu dunaireOcéan Lette griseDune de
transitionDune blancheDune
embryonnaire
Gradient de succession
Perturbation
Ensablement / Vent
Stress Salin
Fertilité
Stress Hydrique
Succession progressive
Accrétion
Succession régressive
Erosion
Erosion
Accrétion
SUCCESSIONS Secondaires
Trouée
Colonisation et croissancedes espèces dispendieuses
Dominance des espèces dispendieuses
Les espèces conservatricesatteignent la canopée
Les espèces dispendieusesdisparaissent
Nutriments
Lumière
Décompositionde la litière
Forêt mature
Bormann & Likens 1979
Relation avecRelation avecle continuum r/Kle continuum r/K
Grime 1977Grime 1977
rr KK
Fréq
uenc
eFr
éque
nce
RR CC SS
Rudérales
Compétitives
Stress-tolérantes
Vie courte Reproduction élevéeBesoin de lumièrePetites graines
Vie longueReproduction faibleTolérance à l’ombre
Grosses grainesConservation des nutriments
Relation avecRelation avecle continuum r/Kle continuum r/K
Fréq
uenc
eFr
éque
nce
rr KK
RR CC SS
Trajets dynamiquesTrajets dynamiques
CC
SS RR
4040
101000 2020
1010
Rec
ouvr
emen
t (%
)R
ecou
vrem
ent (
%)
Age de l’abandon (années)Age de l’abandon (années)
6060
3030 4040 5050 6060
2020
3030
5050
600600
101000 2020
300300
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g/K
g)A
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sol (
mg/
Kg)
Age de l’abandon (années)Age de l’abandon (années)
900900
3030 4040 5050 6060
4040
101000 2020
1010
Rec
ouvr
emen
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Age de l’abandon (années)Age de l’abandon (années)
6060
3030 4040 5050 6060
2020
3030
5050
101000 2020
Rec
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emen
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)R
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%)
Age de l’abandon (années)Age de l’abandon (années)
1616
3030 4040 5050 6060
44
88
1212
Succession de groupes fonctionnels après abandon Succession de groupes fonctionnels après abandon
Espèces forestièresEspèces forestières
AnnuellesAnnuelles VivacesVivaces
AzoteAzote
Tilman 1988Tilman 1988
Gra
die
nt
Su
cces
sion
nel
2 Exemples de Successions végétales Secondaires (Post-culturales) (Lemée, 1978)
La Résistance est l’inertie d’un écosystème au changement
La Résilience est « l’aptitude d’un écosystème à revenir à sa trajectoire antérieure de succession progressive après disparition des perturbations externes qui l’en avaient dévié »
La Résilience est un très bon indicateur de la santé ou de l’intégrité d’un écosystème
Résistance : Indice de Résistance : il correspond à l’intensité de la perturbation considérée (ex : Piétinement) conduisant à une diminution de 50 % de la Fréquence relative initiale des espèces de la communauté (s’exprime en nombre de passages / unité de surface pour le Piétinement)
Plus un système est « résistant », plus la perturbation considérée devra être forte (en terme d’intensité) pour occasionner une chute de fréquence spécifique de 50 %
Résilience : Indice de Résilience : il correspond à l’augmentation de fréquence relative des espèces enregistrée un an après une perturbation pour une intensité de perturbation égale à l’indice de résistance.
Cet indice est égal à 100 % quand la fréquence relative est revenue à son niveau initial un an après la perturbation (ex : Piétinement).
IV - Les Successions végétalesIV - Les Successions végétales
A - Concepts et DéfinitionsA - Concepts et DéfinitionsB - Méthodes d’étude des Successions végétalesB - Méthodes d’étude des Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesC - Quelques Exemples de Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétalesD - Théories et mécanismes des Successions végétales
Plan du COURSPlan du COURS
- Succession autogénique et déterminée- Notion de « Superorganisme » et de Climax »(Clements 1905)
Approche holistique et réductionnisteApproche holistique et réductionniste peuvent être combinéespeuvent être combinées
(Finegan 1984)(Finegan 1984)
• Vision holistique:
• Vision réductionniste:
- Théorie stochastique fondée sur l’individu.(Gleason 1917)- Composition floristique (Egler 1954)
Modèle holistique: succession autogénique (Clements 1916)Modèle holistique: succession autogénique (Clements 1916)
Vallée de la Maurienne (Alpes du Nord)Vallée de la Maurienne (Alpes du Nord)
Pinus sylvestrisPinus sylvestris Larix deciduaLarix decidua
Picea abiesPicea abies Abies albaAbies alba
Modèle de facilitationModèle de facilitation
Seules les espèces tolérantes au stress peuvent s’installer en début de succession,.Seules les espèces tolérantes au stress peuvent s’installer en début de succession,.
La succession des espèces est sous la dépendance de processus de facilitation.La succession des espèces est sous la dépendance de processus de facilitation.
Les espèces pionnières améliorent l’habitat et permettent l’arrivée d’espècesLes espèces pionnières améliorent l’habitat et permettent l’arrivée d’espècesmoins tolérantes au stress.moins tolérantes au stress.
1 2 3 4 5
6
Modèle de toléranceModèle de tolérance
Modèle d’inhibitionModèle d’inhibition
Modèle réductionniste: importance de l’histoire et du hasardModèle réductionniste: importance de l’histoire et du hasard
TempsTemps
Perf
orm
ance
Per f
orm
ance
Toutes les espèces peuvent se développer au début de la succession, sauf en casToutes les espèces peuvent se développer au début de la succession, sauf en casd’inhibition, car un environnement neuf est à priori conçu comme toujours favorable.d’inhibition, car un environnement neuf est à priori conçu comme toujours favorable.
La succession des espèces ne dépend que de leur aptitude à la colonisation etLa succession des espèces ne dépend que de leur aptitude à la colonisation etde leur aptitude à tolérer la compétition (pour la lumière et les nutriments).de leur aptitude à tolérer la compétition (pour la lumière et les nutriments).
L’environnement est à priori homogène (un seul habitat) et ce sont les espèces quiL’environnement est à priori homogène (un seul habitat) et ce sont les espèces quicréent une hétérogénéité abiotique intra-communautaire et donc la diversité des niches.créent une hétérogénéité abiotique intra-communautaire et donc la diversité des niches.
DOCUMENT 1 : Mécanismes de structuration d’une communauté végétale.
C
EauNutrimentsTempératureLumière(Herbivorie)…
Pool d’espècesinitial
Pool d’espècesadaptéesau milieu
D’après Lortie et al. 2004
A
BD
A BCompétitionFacilitation
D
Communautéinstallée dans
un milieu donné
Dispersion
Histoire
Interactions biotiques
Facteurs environnementa
ux
ConditionsEnvironnementales (=filtre environmental)
Nurse plant syndromeNurse plant syndromein arid environmentsin arid environments
Sonoran desertSonoran desertArizonaArizona TunisiaTunisia
Dry AndesDry AndesChileChile
Facilitation par les plantes en coussins dans les pelouses alpinesFacilitation par les plantes en coussins dans les pelouses alpines
Facilitation = interactions positives entre les êtres vivantsFacilitation = interactions positives entre les êtres vivants
Associations de défensesAssociations de défenses Amélioration deAmélioration del’habitat par le voisinagel’habitat par le voisinage
Augmentation du stress physiqueAugmentation du stress physique
Augmentation de la pression d’herbivorieAugmentation de la pression d’herbivorie
Inte
ract
ions
nég
ativ
esIn
tera
ctio
ns n
égat
ives
Inte
ract
ions
pos
itiv
esIn
tera
ctio
ns p
osit
ives
Bertness & Callaway 1994 TreeBertness & Callaway 1994 Tree
Le modèle dominant de la littérature sur la facilitation
facilitation competition
Web of Science searches in Ecology, J. Ecol, Oikos, Oecologia, Ecology Letters
Dormann & Brooker 2002 Acta Oecologia
Evolution de la part des publications sur la facilitation et la compétition dans la littérature
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
1995 1997 1999 2001 2003 2005
Year
% t
ota
l
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14Facilitation
Competition