Expérimentation de biodiversité et fonctionnement des écosystèmes pour restaurer les communautés végétales herbacées du Cerrado, un biome tropical brésilien majeur. – BEF-CERRADO
BEF-Cerrado : Une expérience de biodiversité & fonctionnement de l'écosystème visant à restaurer les communautés herbacées du Cerrado, la savane brésilienne
La restauration des biomes herbacés tropicaux (TGB), comme les savanes, est une priorité urgente. Pour recréer des communautés végétales similaires aux TGB indigènes en termes de fonctions et de résilience aux perturbations, nous mettrons en place une expérience de biodiversité et de fonctionnement des écosystèmes (BEF). Elle vise à comprendre comment la diversité fonctionnelle et la richesse en espèces influencent le succès de l'établissement et le fonctionnement des écosystèmes restaurés.
Comprendre l’installation de communautés végétales de savane qui résistent aux invasions, aux feux et aux événements climatiques extrêmes, et fournissent des services écosystémiques essentiels
Notre principal objectif est d’améliorer la restauration des biomes herbacés tropicaux comme les savanes. L’objectif du projet est d’établir des communautés végétales, résistantes aux invasions, résilientes aux perturbations endogènes (comme les incendies) et stochastiques (par exemple les événements climatiques extrêmes), et qui fournissent des services écosystémiques cruciaux (par exemple le contrôle de l'érosion).<br />Dans un premier temps (WP1), une expérience de terrain sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes (BEF) sera mise en place en utilisant des espèces appartenant à différents groupes fonctionnels qui diffèrent par leurs capacités de régénération et de colonisation. Ensuite (WP2), nous testerons si l'augmentation de la diversité fonctionnelle et/ou de la diversité des espèces permet d'établir des communautés végétales dans des zones dégradées qui sont i) résilientes aux perturbations endogènes (ici le feu) et ii) résistantes aux espèces envahissantes. Nous testerons également la réponse des différents groupes fonctionnels aux événements climatiques extrêmes, en utilisant une expérimentation en chambres climatiques. Enfin, l'objectif du WP3 est d'évaluer si les différents groupes fonctionnels et la complémentarité des traits peuvent améliorer le rétablissement des fonctions fondamentales de l'écosystème, en particulier i) le contrôle de l'érosion, ii) l'infiltration de l'eau, iii) la productivité et iv) le cycle du carbone.<br />En s’appuyant sur une expérience de biodiversité-fonctionnement des écosystèmes, nous cherchons à montrer que le fait de concentrer les actions de restauration sur le rétablissement de la résilience aux perturbations naturelles peut constituer un cadre de restauration valable pour les écosystèmes ouverts. Actuellement, les actions de restauration visent à recréer la succession écologique ce qui n'est pas efficace pour les systèmes ouverts. Notre approche est donc très innovante car nous nous concentrons sur la restauration de la résilience et des rétroactions naturelles associées aux perturbations naturelles.<br />En manipulant les diversités fonctionnelles et taxonomiques, nous visons à restaurer les processus fondamentaux des écosystèmes. De nombreux projets de restauration sous les tropiques ont été conçus pour capter du carbone par la plantation d'arbres afin de lutter contre les changements climatiques. Cependant, il est souhaitable de restaurer des écosystèmes multifonctionnels et ne pas forcément se focaliser sur un seul processus.<br />Pour ce projet, nous utiliserons principalement des espèces de graminées natives qui sont à la base de processus fondamentaux en savane. L'établissement d'une strate herbacée continue est l'étape la plus importante de la restauration des TGB, mais il s'agit d'un véritable défi à relever.<br />L'objectif final est de proposer une nouvelle voie pour la restauration des TBG, basée sur la restauration de processus spécifiques et de rétroactions.
L’expérimentation se déroulera dans le parc national de Chapada dos Veadeiros, au centre du Brésil, sur une ancienne pâture envahie par des graminées exotiques. Pour contrôler les espèces invasives, les 20 premiers centimètres de la couche arable seront enlevés avant la mise en œuvre de l'expérience. Les espèces cibles, toutes indigènes du Cerrado et appartenant aux familles Poaceae et Cyperaceae, sont classées en quatre groupes fonctionnels.
Dans le dispositif BEF, nous manipulerons la richesse en espèces et la diversité des groupes fonctionnels dans 165 parcelles expérimentales, présentant quatre niveaux de richesse : monoculture, mélanges de 4, 8 et 16 espèces. La première année sera consacrée à la collecte de semences et de propagules afin de pouvoir mettre en place l'expérience BEF au cours de la première saison des pluies. Chaque année, nous suivrons la végétation, mesurerons les traits fonctionnels des plantes et évaluerons la couverture des espèces envahissantes pour chaque parcelle. L'étude de la végétation sera réalisée d'abord à la fin de la saison des pluies (mars) et au milieu de la saison sèche (juillet). En parallèle, les processus de l'écosystème seront évalués, c'est-à-dire le contrôle de l'érosion, la productivité, les cycles du carbone et de l'eau, chaque année.
Dans une étude en mésocosmes, nous testerons en chambres climatiques si différentes compositions fonctionnelles peuvent atténuer les impacts du changement climatique et des espèces invasives sur l'établissement et le fonctionnement des communautés végétales (cycle du carbone, productivité, et eau).
Après deux saisons des pluies consécutives à l'établissement de l'expérience, pendant la saison sèche, nous effectuerons des brûlages dirigés dans toutes les parcelles. La résilience après le feu sera évaluée par un suivi de la végétation qui sera effectuée 3, 6, 9 et 12 mois après le brûlage dirigé. Les caractéristiques liées à l'inflammabilité des espèces seront également collectées sur le terrain.
L'expérience est en cours de mise en place. Les premiers résultats sont prévus pour 2025.
à venir
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Les biomes herbacés tropicaux (TGB; savanes et pelouses) sont des écosystèmes anciens présentant une biodiversité exceptionnelle et fournissant des services écosystémiques clés. L'objectif du projet est de comprendre les mécanismes fonctionnels qui favorisent l'établissement du couvert herbacé dans les communautés de TGB afin qu’elles soient résilientes au feu, durables, résistantes aux espèces exotiques envahissantes (EEE) et comportant des processus écosystémiques cruciaux. Notre modèle est le Cerrado, savane brésilienne. Nous mettrons en place une expérimentation de terrain « Biodiversité et Fonctionnement des Ecosystèmes » pour mieux comprendre comment la manipulation de la diversité fonctionnelle et de la richesse spécifique permet la restauration de communautés herbacées. Jusqu’à présent, la restauration du Cerrado a consisté en du semis direct d'espèces à croissance rapide, alors qu’ici nous développerons des méthodes permettant l’installation d'espèces variées, dont des espèces conservatrices, caractéristiques des TGB. 1) Collecte de graines et de propagules de 4 groupes fonctionnels. Mise en place de l’expérience. 2) suivi de végétation (relevés, traits fonctionnels, EEE, inflammabilité) et processus écosystémiques (érosion des sols, productivité et cycles du carbone et de l’eau). Tester si la réponse des groupes fonctionnels aux EEE est modifiée par des événements météorologiques extrêmes, en utilisant des mésocosmes. 3) Mise en place des feux contrôlés et suivi de la résilience. Nous nous attendons à trouver une corrélation positive entre la complémentarité des traits fonctionnels et l'efficacité de la restauration. Les résultats contribueront à approfondir les connaissances écologiques sur l'assemblage des communautés de TGB et pour éclairer les lignes directrices pour une mise en œuvre des actions de restauration des TGB. Des partenariats seront mis en place avec les acteurs locaux et communautés locales Kalunga afin d’optimiser ces directives.
Coordination du projet
Elise BUISSON (Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
IMBE Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale
BIOGECO BIOGECO Biodiversité, Gènes et Communautés
Aide de l'ANR 339 707 euros
Début et durée du projet scientifique :
mars 2024
- 48 Mois
