Dynamique de la flore de bordures de champ dans
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Mention Ecologie, Biodiversité et Evolution Proposition de stage de M2 recherche Année 2008/2009 Titre du stage Dynamique de la flore de bordures de champ dans deux paysages contrastés (openfield et bocage) : recherche des facteurs la modifiant. Laboratoire d’accueil UPS-CNRS-Agroparistech. UMR 8079 Laboratoire d'Evolution et Systématique Bâtiment 360. F-91405 Orsay cedex Responsable du stage Nom : Agnès Ricroch Tél. : 01 69 15 56 65 Fax : 01 69 15 46 97 Email : [email protected] Références dans le domaine Le laboratoire CNRS-AgroParisTech d'Ecologie, Systématique et Evolution http://www.ese.upsud.fr/biodiversite/index.html est le coordinateur du programme ANR « Flux des (trans-)gènes et impact sur la biodiversité » ‘GMBioImpact’ 2007-2010. Le site de Selommes (Loir-et-Cher) a été choisi comme site pilote et alimente une base de données européenne sur les flux de gènes de colza et leurs impacts écologiques. Garnier A. & J. Lecomte 2006. Using a spatial and stage-structured invasion model to assess environmental risks of transgene escape via feral populations of oilseed rape. Ecological Modelling. 194 : 141-149. Michel N, Garnier A, de Redon L, Sourisseau A, Haïcour R & A Ricroch (2008). A three-year study of weed management on plant community in field margins in an openfield landscape. Weed research (submitted) L’Unité SAD-Armorique http://www.rennes.inra.fr/sad/pages_sad_armorique/liens.htm et l’INRA de Rennes, l’UMR CNRS-Univ. Ecobio (équipe écologie du paysage) de l’Université de Rennes, http://ecobio.univ-rennes1.fr/ sont membres de la Fédération de Recherche CAREN (centre armoricain de recherches en environnement), http://www.caren.univ-rennes1.fr/caren/caren.htm. Le site-atelier de Pleine-Fougères (Bretagne) a été choisi comme témoin de référence. Le Coeur D., J. Baudry, F. Burel & C. Thenail (2002). Why and how we should study field boundaries biodiversity in an agrarian landscape context. Agriculture, Ecosystems & Environment 89(1-2): 23-40 Marshall J., J. Baudry, F. Burel, W. Joenje, B. Gerowitt, M.G. Paoletti, G. Thomas, D. Kleijn, D. Le Coeur & A.C. Moonen (2002). Field boundary habitats for wildlife, crop, and environmental protection. L. Ryszkowski. (Eds). Landscape ecology in agroecosystem management. Boca Raton, CRC Press 219-247 Description du stage Ce stage s’inscrit dans un programme ANR GMBioImpact. Ce programme vise à réaliser des suivis de terrain et des expérimentations et à développer des outils d'analyse statistique et de modélisation nécessaires pour estimer et prédire l’évolution des flux de gènes de colza à l'échelle du paysage. Il évalue l'impact de ces flux sur la biodiversité. Les bordures de champ et les routes, habitats des populations férales de colza (échappées des parcelles de colza), sont susceptibles d’être gérées d’une manière différente en cas d’introduction de plantes transgéniques. Or, les bordures abritent une flore mais aussi une faune très diversifiées puisqu’elles servent à la fois d’habitat, de refuge et de corridor. Comment concilier l’éradication des populations férales comme relais aux flux de gènes et la protection d’une biodiversité (flore et entomofaune) des agro-écosystèmes est l’objectif in fine 1 de ce stage en comparant deux régions aux paysages agricoles contrastés (openfield de la Beauce à Selommes et bocage armoricain à Pleine-Fougères). La comparaison des relations potentielles entre les cultures transgéniques et la flore sauvage, tant via les pratiques agricoles (notamment la gestion des bordures de champ et les successions culturales) que les flux de pollen et de graines, est fondée sur des années d’observation de la flore dans les bordures des deux sites d’étude. Les bordures armoricaines sont en majorité des haies d’arbres d’émonde mêlés de buissons avec une flore herbacée variée (Le Cœur et al. 2002) alors que les bordures des openfields de la Beauce sont caractérisées par l'absence de clôtures ou d'arbres et par la dominance des Poaceae, Convolvulaceae, et Geraniaceae (Michel et al. 2008). Il est nécessaire de comprendre le rôle des pratiques agricoles sur la composition floristique (richesse et diversité) des bordures de champ en considérant la structure du paysage à l’échelle de l’agro-écosystème pour limiter les flux de gènes dans le paysage. En effet, l’évaluation de la composition floristique dans les bordures dépend de l’échelle d’observation, depuis la bordure jusqu’à l’échelle paysagère, puisque les variations à l’échelle du paysage agissent aussi sur la composition des végétaux des bordures. La végétation des bordures dépend d’interactions complexes entre 4 facteurs, variables explicatives : l’entretien/gestion de la végétation (modalités de désherbage), le système de culture (utilisation des champs, itinéraire technique), la structure locale de la bordure et la structure du paysage (occupation du sol, diversité des milieux, perméabilité du paysage, routes/chemins, …). Sujet : Dégager des principes sur la dynamique de la composition de la flore en fonction de quatre variables : l’entretien/gestion de la végétation, le système de culture, la structure locale de la bordure et la structure du paysage. Objectifs : Cette étude a pour but d’étudier l'impact des flux de gènes et de leur gestion sur la biodiversité, notamment par la modification des pratiques agricoles, à l’échelle du paysage. Il repose sur deux hypothèses : i) la perméabilité du paysage influe sur la dispersion des graines et du pollen, ainsi que l’activité des insectes pollinisateurs. Dans un paysage bocager, ces flux sont plus limités que dans un paysage ouvert ; ii) si la composition floristique en bordure de champ apporte les ressources nécessaires et suffisantes aux pollinisateurs, ceux-ci parcourront de moins longues distances pour l’accès aux ressources et les flux de gènes par le pollen se feront sur de plus courtes distances. Les données de composition de la flore issues du suivi pluri-annuel des deux sites témoins de référence à Selommes (région Centre) et de Pleine-Fougères (région Bretagne) servent à tester si l’entretien/gestion de la végétation, le système de culture, la structure locale de la bordure et la structure du paysage affectent la répartition spatiale des espèces de plantesressources pour les pollinisateurs. Méthodes : - Analyse comparative des données floristiques des bordures de champ de bocage et d’openfields La composition floristique (richesse et diversité) et son évolution dans le temps entreprise en 2007 et en 2008 dans 30 et 45 bordures de champ respectivement seront analysées dans les deux sites témoins de référence selon la méthodologie validée dans le projet européen « Field boundaries » (Marshall et al. 2002). Réalisée à l’aide d’un relevé exhaustif et d’un relevé 2 quantitatif au cours de trois sessions d’observation (avril, mai et juillet), elles ont permis d'observer un maximum d’espèces d’Angiospermes et leur recouvrement : (i) le relevé exhaustif pour déterminer la richesse spécifique des bordures en notant les espèces présentes est réalisé sur un transect de 25 m de long parallèle au champ, sur l’ensemble de la largeur de la bordure. (ii) le relevé quantitatif est réalisé le long de ce même transect dans le premier mètre de la bordure. La diversité végétale est alors évaluée par l’indice de recouvrement de BraunBlanquet dans cinq cadrats (1 m²) dont la position le long du transect est définie par un tirage aléatoire. La comparaison des valeurs des richesses et des indices de diversité sera réalisée par des tests de Wilcoxon pour séries appariées. L’effet des différentes variables explicatives sur les richesses et indices de diversité, ainsi que sur la présence de populations férales de colza, est testé par des tests de Wilcoxon-Mann-Whitney pour séries indépendantes. Les données floristiques des relevés exhaustifs et qualitatifs permettront l’analyse interannuelle 2007 vs. 2008 selon l’influence des 4 variables à l’échelle des sites. Ces analyses seront réalisées en fonction de l’ouverture du paysage. - Evolution de la composition floristique des bordures de champ d’openfield A Selommes, les données de 2009 (à recueillir durant le stage) seront comparées à celles recueillies depuis 2005 sur 27 bordures. Ce suivi pluri-annuel permet de comprendre la dynamique de la flore des bordures de champ dans un agri-écosystème intensif, et notamment l’impact des modes de gestion sur cette flore. En effet, nous avons montré que les bordures s’enrichissent en espèces au cours du temps mais que l’impact de la gestion mécanique affectait la richesses des espèces annules. Pour confirmer (ou infirmer) cette tendance, des relevés floristiques exhaustif et quantitatif seront effectués à Selommes. Cette analyse de l’évolution de la composition floristique aidera à mieux déterminer l’impact des modes de gestion des bordures de champ, comme une des variables explicatives. Résultats attendus : - Détermination des variables explicatives (caractéristiques locales structurales et paysagères, du système de culture et les modes de gestion des bordures de champ examinées) de l’évolution de la composition floristique de bordures de champ selon le degré d’ouverture du paysage et au cours du temps. Pour les stages de M2, ce stage peut-il se poursuivre par une thèse ? Oui 3
