Que se passera-t-il si les forêts tropicales s’assèchent ? Changement climatique et réseaux trophiques le long d’un gradient latitudinal – RAINWEBS

Nous manipulons des petits réseaux trophiques dans des microcosmes naturels (microorganismes et invertébrés aquatiques de broméliacées formant des réservoirs d’eau) pour déterminer le rôle des interactions spécifiques dans les réponses écosystémiques au changement climatique, et étudions ces réseaux sur un gradient latitudinal pour examiner la généralité des réponses en milieu néotropical. Nous altérons la fréquence et l’intensité des précipitations, peu étudiées en comparaison aux changements de température.

A ce jour, nous avons assemblé en Guyane des communautés d’invertébrés simulant celles rencontrées dans les broméliacées du Costa Rica, de Porto Rico et de Guyane. Nous avons ainsi testé comment des réseaux trophiques issus de différentes régions néotropicales répondent aux précipitations, tout en contrôlant la contingence liée à l’environnement (« common garden experiment » appliqué aux communautés). Différent traitements on été appliqués à ces communautés, faisant varier quantité et dispersion des précipitations. La structure des réseaux trophiques affecte la survie des différents taxons, et les fonctions écosystémiques (décomposition, production de matière fine). L’altération des précipitations n’engendre pas de mortalité, mais affecte les processus écosystémiques via des effets sub-léthaux (activité ralentie) des décomposeurs et des prédateurs. Nos résultats montrent que tout facteur externe tendant à affecter la composition des réseaux trophiques aura plus d’effet sur le fonctionnement des écosystèmes que l’effet purement physico-chimique de l’altération des précipitations.

Les écologistes n’ont qu’un temps limité pour conduire des études sur les conséquences du changement climatique qui seront utiles à la société, et doivent chercher des raccourcis pour extrapoler des résultats obtenus localement à d'autres régions du globe. Ce projet constitue une approche nouvelle de la façon de prévoir les conséquences du changement climatique sur les écosystèmes.

Dézerald O., Céréghino R., Corbara B., Dejean A., Leroy C. 2015. Functional trait responses of aquatic macroinvertebrates to simulated drought in a neotropical bromeliad ecosystem. Freshwater Biology (in press).
Que se passera-t-il si les forêts tropicales s’assèchent ? Le projet RAINWEBS. Prospective Ecologie Tropicale CNRS-INEE, Les Cahiers Prospectives, Juillet 2014, p.42.

Le changement climatique a déjà commencé à affecter la distribution des espèces. Les espèces n’ont pas qu’une valeur patrimoniale, elles sont également impliquées dans la capture, la conversion et les flux d’énergie et de matière au sein des écosystèmes. Il s’est avéré difficile d’étudier les impacts du changement climatique sur les processus écosystémiques, d’abord car les effets constatés sur des espèces en isolation ne peuvent être extrapolés au réseau complexe des interactions biologiques, ensuite parce qu’il est difficile de manipuler des écosystèmes naturels entiers, et enfin parce que l’on ne sait pas comment utiliser des résultats obtenus localement pour prédire des réponses à l’échelle de vastes régions lorsque les communautés biologiques montrent un turnover important en terme de composition spécifique et de traits biologiques. Notre approche de ces questions est double. Premièrement, nous allons manipuler un petit écosystème spatialement discret (le réseau trophique microbien et faunistique des broméliacées à réservoir d’eau), pour déterminer le rôle des interactions entre espèces dans les réponses écosystémiques. Deuxièmement, nous allons profiter du fait que notre réseau trophique modèle est distribué sur un très large gradient biogéographique pour tester la généralité des réponses écosystémiques. Nous nous concentrerons sur les changements de précipitations car ils sont moins étudiés que les effets du réchauffement, et auront un impact profond sur les écosystèmes néotropicaux, lesquels devraient perdre plus d’espèces que leurs homologues tempérés. Les objectifs généraux de ce projet sont : (1) de comprendre les interactions entre changement biogéographique et changement climatique, et (2) de disséminer une théorie multi-régionale robuste sur la façon dont le climat affecte les écosystèmes. Notre projet est organisé en trois tâches hiérarchisées : (i) Déterminer si les réponses des populations et interactions multipartites (des bactéries aux invertébrés) et des fonctions écosystémiques (flux de carbone et azote, décomposition, émission de dioxyde de carbone et méthane) aux altérations des précipitations diffèrent entre pays ; (ii) Utiliser une manipulation des réseaux trophiques inspirée des études de jumeaux en génétique, pour déterminer si la variance entre pays est déterminée par le turnover biogéographique des espèces ou bien par l’environnement ; (iii) séparer les effets directs des changements de précipitations liés à la physiologie des organismes, des effets indirects liés aux interactions interspécifiques. Pour répondre à ces questions, nous allons altérer les précipitations qui alimentent les écosystèmes broméliens à trois sites qui couvrent la gamme de diversité de la faune des Amériques : en Guyane (le centre de radiation des broméliacées et un hotspot de diversité), au Costa-Rica (pool d’espèces modéré), et à Puerto-Rico (Caraïbes, faune appauvrie). Si nous comprenons les mécanismes qui sous-tendent les effets biogéographiques associés aux réponses écosystémiques, nous pourrons considérer que nos résultats peuvent être extrapolés à des portions non étudiées du gradient biogéographique. Les manipulations impliqueront : (a) une réduction de 40% des précipitations en utilisant des déflecteurs coniques, (b) une augmentation de 40% en concentrant la pluie avec des entonnoirs, (c) des contrôles (« abris» à parois verticales). Nos résultats seront communiqués aux scientifiques, aux étudiants, professionnels/associations divers, ainsi qu’à l’enseignement secondaire. Les écologistes n’ont qu’un temps limité pour conduire des études sur les conséquences du changement climatique qui seront utiles à la société, et ont besoin de chercher des raccourcis permettant d’extrapoler des résultats obtenus localement à d'autres régions du globe. Ce projet constituera une approche nouvelle de la façon de prévoir les conséquences du changement climatique sur les écosystèmes.