54
I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales espèces végétales II - Exemples de réponses des plantes aux contraintes II - Exemples de réponses des plantes aux contraintes écologiques écologiques (Aspect théorique de la réponse aux contraintes) (Aspect théorique de la réponse aux contraintes) III - Les stratégies fonctionnelles des végétaux : notion de III - Les stratégies fonctionnelles des végétaux : notion de stratégies stratégies adaptatives adaptatives IV - Les successions végétales : relations avec les stratégies IV - Les successions végétales : relations avec les stratégies fonctionnelles fonctionnelles V - Les invasions biologiques. V - Les invasions biologiques. VI - Le changement global VI - Le changement global Plan du COURS Plan du COURS

I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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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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Page 1: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 2: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

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Page 3: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

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Page 4: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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 »

Page 5: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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 »

Page 6: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

• 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

Page 7: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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 »

Page 8: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

• 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

Page 9: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

Série de Végétation

Temps = gradient successionnel

Page 10: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

Métaclimax

Page 11: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 12: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

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Page 13: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 14: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 15: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

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Page 16: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

SUCCESSIONS Primaires

Page 17: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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.

Page 18: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

Gradient successionnel

Page 19: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 20: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 21: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 22: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 23: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 24: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 25: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

Succession progressive

Accrétion

Succession régressive

Erosion

Erosion

Accrétion

Page 26: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 27: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 28: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 29: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 30: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
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Page 32: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 33: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

SUCCESSIONS Secondaires

Page 34: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 35: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 36: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 37: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 38: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 39: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Azo

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g)A

zote

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l du

sol (

mg/

Kg)

Age de l’abandon (années)Age de l’abandon (années)

900900

3030 4040 5050 6060

4040

101000 2020

1010

Rec

ouvr

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)R

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vrem

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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

ouvr

emen

t (%

)R

ecou

vrem

ent (

%)

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

Page 40: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

Gra

die

nt

Su

cces

sion

nel

2 Exemples de Successions végétales Secondaires (Post-culturales) (Lemée, 1978)

Page 41: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 42: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 43: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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 %

Page 44: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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).

Page 45: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

Page 46: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

- 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)

Page 47: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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.

Page 48: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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.

Page 49: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales
Page 50: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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)

Page 51: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

Nurse plant syndromeNurse plant syndromein arid environmentsin arid environments

Sonoran desertSonoran desertArizonaArizona TunisiaTunisia

Dry AndesDry AndesChileChile

Page 52: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

Facilitation par les plantes en coussins dans les pelouses alpinesFacilitation par les plantes en coussins dans les pelouses alpines

Page 53: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

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osit

ives

Bertness & Callaway 1994 TreeBertness & Callaway 1994 Tree

Le modèle dominant de la littérature sur la facilitation

Page 54: I - Impacts des facteurs écologiques sur la répartition des espèces végétales

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

0

2

4

6

8

10

12

14Facilitation

Competition