Démêler les rôles des traits biologiques et de la dynamique des métacommunautés sur la résilience multifonctionnelle des écosystèmes néotropicaux – RESILIENCE

Nos expériences ont lieu en Guyane. A l'aide de déflecteurs de pluie et de filets de maille sélective, nous manipulons la sècheresse et la dynamique des métacommunautés à l’échelle d’écosystèmes entiers, les microcosmes naturels formés par les broméliacées à réservoir (des plantes dont les feuilles en rosettes retiennent un volume d’eau de pluie) et leurs communautés microbiennes et faunistiques. Ces manipulations permettront de séparer les rôles du recouvrement in situ (tolérance à un stade actif, résistance à un stade dormant) et de l’immigration dans la résilience de fonctions écosystémiques, sous différents scénarios climatiques. Des expériences de dessiccation-réhydratation permettront de séparer les contributions de la tolérance et de la résistance à la résilience fonctionnelle. Les variables réponses rendront compte de fonctions clés dans la plupart des écosystèmes : décomposition, activité photosynthétique, respiration microbienne, et la production simultanée de ces fonctions ou mutifonctionnalité.

Des sécheresses extrêmes exceptionnelles, plutôt qu’une augmentation de la durée moyenne des saisons sèches (jusqu’à +40% par rapport à la norme actuelle), peuvent anéantir des communautés entières d’organismes aquatiques. Les fonctions écosystémiques (décomposition, respiration, photosynthèse) sont surtout affectées négativement par la diminution de la richesse spécifique, et non par les effets physico-chimiques de l’assèchement progressif. Au retour des précipitations, la résilience des communautés biologiques et des fonctions écosystémiques dépend de la durée de la sècheresse subie, de la résistance physiologique à la dessiccation des différentes espèces d’invertébrés (LT50), et de l’immigration depuis des habitats localement épargnés (ex. bas-fonds humides de forêts denses). Pour les gestionnaires de l’environnement, cela signifie que le principal levier d’action est la préservation de forêts intactes, et à minima, de la connectivité entre des parcelles intactes pour permettre la dispersion de colonisateurs.

RESILIENCE arrive à un moment critique de la recherche sur les effets écologiques du changement climatique et proposera une approche nouvelle et synthétique sur la façon de prédire les conséquences du changement climatique sur les écosystèmes. Si nous comprenons les mécanismes physiologiques, biologiques et écologiques qui favorisent ou dégradent la résilience multifonctionnelle, nous pourrons considérer comment nos résultats permettront de prévoir les réponses futures des écosystèmes à la sécheresse.

Céréghino R., Françoise L., Bonhomme C., Carrias J.F., Compin A., Corbara B., Jassey V., Leflaive J., Rota T., Farjalla V., Leroy C. 2020. Desiccation resistance traits predict freshwater invertebrate survival and community response to drought scenarios in a Neotropical ecosystem. Ecological Indicators 119 : 106839

Les impacts de sécheresses sévères sur les fonctions écosystémiques et les mécanismes qui assurent la résilience fonctionnelle après passage de la perturbation sont loin d’être compris. Ces questions sont cruciales dans les régions tropicales où les modèles de changement climatique prévoient des changements significatifs de la disponibilité en eau dus à l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des sécheresses. Quelques études on examiné la réponse de fonctions à la sécheresse en se concentrant sur l’impact immédiat des événement, ignorant ainsi les trajectoires de recouvrement et de résilience. On ne sait donc pas comment les traits biologiques des organismes et les mécanismes écologiques supportent les trajectoires post-sécheresse des écosystèmes. La théorie des métacommunautés prédit que l’immigration doit prévenir l’extinction des populations, mais on ne sait pas comment la taille des habitats et leur distance à la source de colonisateurs interagissent pour permettre la résilience des systèmes. L’objectif de RESILIENCE est de comprendre comment différents niveaux d’organisation biologique (organismes, structure fonctionnelle des communautés, métacommunautés) et leurs interactions permettent le ré-assemblage des communautés et la résilience multifonctionnelle des écosystèmes tropicaux, après des sécheresses allant de la norme climatique à des événement extrêmes et à des prédictions du GIEC. Nos expériences auront lieu en Guyane. Nous allons manipuler la sècheresse et la dynamique des métacommunautés à l’échelle d’écosystèmes entiers, les microcosmes naturels formés par les broméliacées à réservoir (des plantes dont les feuilles en rosettes retiennent un volume d’eau de pluie) et leurs communautés microbiennes et faunistiques. Ces manipulations permettront de séparer les rôles du recouvrement in situ (tolérance à un stade actif, résistance à un stade dormant) et de l’immigration dans la résilience de fonctions écosystémiques, sous différents scénarios climatiques. Des expériences de dessiccation-réhydratation permettront de séparer les contributions de la tolérance et de la résistance à la résilience fonctionnelle. Les variables réponses rendront compte de fonctions clés dans la plupart des écosystèmes : décomposition, activité photosynthétique, respiration microbienne, et la production simultanée de ces fonctions ou mutifonctionnalité. Nous prédisons que les traits de tolérance et/ou de résistance des espèces permettront de supporter des sécheresses modestes, mais lorsque les perturbations s’intensifient au delà des seuils physiologiques le système va basculer vers un état altéré où la continuité des communautés et fonctions dépendra de l’immigration. Nos hypothèses sont : (1) la multifonctionnalité basculera vers des états alternatifs si des sources d’immigrants ne sont pas disponibles pour prévenir les extinctions ; (2) à mesure que les sécheresses s’intensifient, les facteurs de résilience vont glisser des traits biologiques (tolérance puis résistance) à la structure des communautés (rôle d’assurance de la redondance fonctionnelle), puis à la dynamique des métacommunautés ; (3) tout en tenant compte des effets négatifs de la distance aux habitats sources sur les taux de recolonisation, les habitats de grande taille seront plus attractifs pour les immigrants et connaitront une résilience plus rapide que les plus petits habitats. Nos résultats seront communiqués aux scientifiques, étudiants, porteurs d’enjeux, et aux scolaires. Si l’on comprend les mécanismes qui renforcent ou amoindrissent la résilience multifonctionnelle, nous pourrons considérer comment nos résultats prédisent les réponses futures des écosystèmes à la sècheresse. RESILIENCE se positionne à un point critique de la recherche sur les effets écologiques du changement climatique, et fournira une nouvelle approche synthétique sur la façon de prédire les conséquences des changements climatiques sur l'écosystème.