2011-2012 - Master SET
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Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 Responsables ANDRIEU-PONEL Valérie, IMEP, MCF Europôle Méditerranéen de l'Arbois, BP 80, 13 545 Aix-en-Provence Cedex 04, [email protected] Tél.: (33) (0)4 42 90 84 43 Portable: 06 26 15 54 36 Fax.: (33) (0)4 42 90 84 48 MIRAMONT Cécile, MCF, IMEP, Europôle Méditerranéen de l'Arbois, BP 80, 13 545 Aix-enProvence Cedex 04 [email protected] Tel (33 (0)6 75 60 29 32 Fax (33) (0)4 42 90 84 TALON Brigitte, MCF, IMEP, Europôle Méditerranéen de l’Arbois, Bâtiment Villemin, BP 80, 13545 Aix en Provence cedex 04 Téléphone : 04 42 90 84 44 e-mail : [email protected] Titre et résumé du stage Modification des environnements et des végétations méditerranéennes planitiaires en réponse aux perturbations climatiques et anthropiques depuis la fin de la dernière glaciation: étude du sédiment et du matériel biologique fossiles des sondages de Beauchamp-Panières (alt. 45 m, Bouches-du-Rhône, France). La connaissance de la mise en place des écosystèmes méditerranéens en basse-Provence est ancienne (approche monodisciplinaire, chronologie défaillante) et nécessite d’être revue à la lumière du progrès des recherches en paléoécologie, mais aussi en replaçant l’étude séquentielle de la série extraite dans le cadre de l’évolution régionale et globale des environnements et des climats de la fin de la dernière glaciation à l’actuel. Il sera également nécessaire de dater scrupuleusement cette séquence afin d’être en mesure de proposer un modèle d’âge solide et d’étudier plusieurs marqueurs biologiques, sédimentologiques et géochimiques. De nouveaux sondages ont été effectués à l’aide d’un carottier à piston mécanique dans la plaine palustre de St Rémy de Provence, sur le versant nord des Alpilles. Les études menées antérieurement (Triat-laval, 1978 et 1986) montrent que le remplissage sédimentaire de cette vaste zone planitiaire est compliqué, pluri-séquentiel, marqué par des périodes de dépôt lent ou au contraire très énergique, et l’alternance d’environnement de dépôt terrestre ou aquatique, typiques de milieux de dépôts peu profonds, sous contrôle climatique méditerranéen. Dans le cadre du stage de M2RBIOECO, le travail du stagiaire consistera à effectuer 1) le relevé lithostratigraphique des nouveaux sondages de Beauchamp-Panières, 2) l’extraction et l’indentification du matériel biologique (pollen, macrorestes végétaux carbonisés et non carbonisés) préservé dans le sédiment, 3) l’analyse en basse résolution du profil présentant la meilleure continuité stratigraphique. 1 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 Communautés planctoniques des lacs de haute altitude. Lac – phytoplancton – zooplancton - fonctionnement BERTRAND Céline (MCF), IMEP, Case 441 Université Paul Cézanne 13397 Marseille cedex 20, Tél : 04 91 28 90 19 e-mail : [email protected] CAVALLI Laurent (MCF), Case 75 Université de Provence, 1 PL V Hugo, 13001 Marseille 04 13 55 07 51 e-mail : [email protected] FERNANDEZ Catherine, IMEP, 04 13 55 12 22; [email protected], Université de Provence - Centre Saint-Charles Case 4 - 3, place Victor Hugo. 13331 Marseille Cedex 03 BOUSQUET-MELOU Anne, IMEP, 04 13 55 12 20 ; [email protected], Université de Provence - Centre Les lacs de haute altitude sont des milieux peu étudiés en raison des difficultés d’accès et de la courte période d’eau libre. Certains lacs peuvent soumis à des impacts anthropiques directs (pâturage, présence de refuge dans le bassin versant) ; ils peuvent être soumis à des perturbations lointaines via les retombées atmosphériques. Ils constituent d’excellents marqueurs des changements environnementaux. Il est donc très important de bien comprendre leur fonctionnement actuel et l’influence des variables environnementales sur la structure des communautés. Les conditions d’accès constituant une difficulté majeure à l’étude de ces écosystèmes, il convient de développer des outils synthétiques de diagnostic. Les communautés phytoplanctoniques constituent un excellent outil de diagnostic en raison de la diversité des espèces présentes, de la rapidité de leur réponse aux changements des conditions environnementales. Lors du stage de M2, le(a) candidat(e) devra étudier le fonctionnement actuel d’un lac de haute altitude, le lac de Muzelle, au travers des contrôles bottom-up et top-down. Il s’agira d’analyser les hétérogénéités spatiale et temporelle des communautés planctoniques en lien avec les mesures continues de capteurs (chlorophylle a, O2, température, conductivité). L’objectif est de valider l’utilisation d’outils biologiques synthétiques sur ces lacs de haute altitude en vue d’une éventuelle généralisation sur un ensemble de lacs de l’arc alpin. De plus, l’étudiant(e) devra analyser la similitude entre les peuplements planctoniques et mettre en évidence l’influence des variables environnementales à l’échelle de différents lacs de haute altitude proches géographiquement (Massif des Ecrins), mais présentant des caractéristiques abiotiques différentes (altitude, profondeur, occupation du bassin versant, physico-chimie de l’eau). Etude de la relation entre la diversité chimique des litières et la diversité de la mésofaune du sol au cours du processus de décomposition des litières dans un écosystème forestier méditerranéen soumis au changement climatique. La décomposition des litières est un processus clé du fonctionnement des écosystèmes car elle permet un recyclage des éléments chimiques. Au sein de la communauté de décomposeurs figurent des organismes appartenant à la mésofaune (taille comprise entre 0,2 et 4 mm ; e.g. acariens et collemboles). Ils jouent un rôle moteur dans les cycles biogéochimiques et le recyclage des nutriments. Cependant, la connaissance de cette diversité biologique des sols et son importance pour le fonctionnement des écosystèmes restent limitées. La forêt de chêne pubescent (Quercus pubescens Willd.) constitue un modèle de choix pour l’étude du fonctionnement des écosystèmes forestiers méditerranéens et de leur évolution dans le cadre du changement climatique. 2 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 Saint-Charles - Case 4 - 3, place Victor Hugo. 13331 Marseille Cedex 03 LE STRADIC Soizig, UMR CNRS IRD & LEEB, Université Fédérale du Minas Gerais, Belo Horizonte – Brésil, [email protected] BUISSON Elise UMR CNRS IRD IMEP IUT Avignon Site Agroparc BP 61207 84911 Avignon cedex 09 04.90.84.38.58 [email protected] FARNET A.-M. (MCF), IMEP, 04.91.28.81.90; [email protected]) GROS R. (MCF), IMEP, (04.91.28.85.28, [email protected]) GUIRAL D. (DR), IMEP, (04.91.28.85.29; d.guiral@univ- mercredi 27 mars 2013 Ce stage comprendra deux parties : 1. Au cours d’une expérimentation de décomposition des litières (litterbags) de trois espèces végétales de la chênaie pubescente (Quercus pubescens, Acer monspessulanum L., Cotinus coggygria Scop.) et du pin d’Alep (Pinus halepensis Mill.) dans le cadre de la remontée biologique de cette espèce avec le changement climatique, nous étudierons la relation entre la diversité chimique (métabolites secondaires) des litières et la diversité taxonomique et fonctionnelle de la mésofaune associée aux litières. 2. Au moyen de bioessais d’écotoxicologie menés in vitro, nous évaluerons d’une part l’effet des métabolites secondaires contenus dans la litière sur la biomasse et l’activité d’espèces cibles appartenant à la mésofaune, et, d’autre part, l’impact d’un stress hydrique sur l’effet de ces composés. Quel est l’impact du pâturage sur la composition et la structure des communautés herbacées de campos rupestres (pelouses tropicales d’altitude) ? Par le passé, les populations rurales vivant dans le Cerrado pratiquait un peu plus qu’une agriculture de subsistance basée essentiellement sur de faible densité de bétail dans la végétation du Cerrado et sur de petites cultures. Aujourd’hui près de 50% de l’élevage bovin brésilien est concentrée dans la région du Cerrado, où il est pratiqué de manière plus ou moins intensive. Dans les campos rupestres, en raison de l’importante biodiversité et du nombre d’espèces endémiques qu’ils contiennent, le pâturage, bien qu’il soit en général moins intensif, peut être néfaste pour les communautés végétales. Les physionomies étudiées seront des campos rupestres, c'est-à-dire des pelouses (écosystèmes herbacés) tropicales d’altitude : campos arenosos : pelouses sur sols sableux et campos pedregosos : pelouses sur sols couverts de petits cailloux de quartz. Le but de l’étude est d’évaluer l’impact du pâturage sur la composition et la structure de ces communautés herbacées en comparant divers sites ayant une pression de pâturage différentes. Effet structurant de la salinité sur le polymorphisme des laccases et identification des espèces fongiques associées : cas des mangroves ouest-atlantiques. Les phénoloxydases, produites majoritairement par les champignons, sont essentielles dans le ‘turn over’ de la matière organique récalcitrante (phénols et dérivés). Toutefois, si leur importance dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers en zone tempérée a été assez bien documentée, aucune investigation n’a été envisagée, à notre connaissance, dans les mangroves : des écosystèmes forestiers propres aux zones intertidales de la ceinture intertropicale. Or, des études récentes ont montré que certaines laccases étaient inhibées de manière drastique par les ions chlorures (Farnet et al., 2008). Ces résultats soulèvent la question du fonctionnement de ces enzymes dans des 3 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 cezanne.fr) mercredi 27 mars 2013 conditions environnementales particulières et notamment dans les écosystèmes littoraux soumis à des cycles hydrochimiques de fortes amplitudes et selon de multiples fréquences : saisonnière (cycle hydro-climatique) et journalière (cycle marégraphique). Pour des espèces végétales remarquables de part leurs fortes concentrations en tannins, les activités laccases sont-elles en mangrove de nature différente de celles exprimées dans des écosystèmes terrestres exempts de stress halin ? Les champignons producteurs de laccases présentent-ils une adaptation à ces conditions en produisant des enzymes peu ou pas inhibées par les ions chlorures et quelles sont les espèces fongiques impliquées dans la transformation des fractions aromatiques des litières en mangrove ? En fonction des peuplements végétaux de la mangrove et donc de la composition chimique de la litière, observe-t-on un polymorphisme enzymatique des laccases et celui-ci est-il ou non le reflet d’une diversité fongique particulière? En un même site les communautés fongiques et les laccases produites au sein de la phyllosphère - dont les concentrations en sel pour les espèces excrétrices foliaires de sel sont supérieures à celles de la litière lors de sa submersion par les eaux océaniques différent-elles aux plans systématique et fonctionnel des communautés de la litière ? A cette fin, au sein de divers faciès de mangrove dont les concentrations en tannins seront quantifiées, des souches fongiques produisant des laccases seront isolées de la phyllosphère et de la litière. Ces souches seront identifiées génétiquement, leurs laccases caractérisées biochimiquement et leur tolérance vis-à-vis des chlorures testée. Modélisation Dynamique des changements de végétation en réponse aux dépôts atmosphériques d’azote et des changements climatiques en région méditerranéenne, dans le cadre du projet DYNAMO GAUQUELIN Thierry: 04 13 55 12 25; [email protected], IMEP, Université de Provence - Centre Saint-Charles Case 4 - 3, place Victor Hugo. 13331 Marseille Cedex 03 Le projet DYNAMO II fait suite aux travaux réalisés dans le cadre du projet DYNAMO I pilotés par le Laboratoire Ecolab de Toulouse. Ce dernier avait pour objectif de tester l’applicabilité de la plateforme de modélisation ForSAFE-VEG sur les écosystèmes forestiers français. Le modèle prédit l’impact des dépôts atmosphériques d’azote (N) sur le fonctionnement biogéochimique du sol et par voie de conséquence l’impact sur la richesse écologique grâce à un module de végétation couplé. Au regard des résultats obtenus dans le projet DYNAMO I, il s’est avéré nécessaire de poursuivre le développement de la modélisation couplée. Il s’agit donc d’améliorer la paramétrisation de la table de végétation française (revoir les paramètres écologiques, élaborer des groupes fonctionnels, comparer avec la table de végétation européenne…). Il est notamment nécessaire de prédire par ForSAFE-VEG, des groupes d’espèces cibles et menacées par les dépôts azotées. Ceci permettra par la suite, aux décideurs, de prendre les dispositions nécessaires pour s’assurer de la sauvegarde et du suivi de ces espèces dites sensibles ou de groupes d’espèces à intérêts particuliers. Dans ce cadre, le stage vise, pour la région méditerranéenne, à mieux renseigner les valeurs indicatrices des espèces végétales, d’une part et d’élaborer des groupes d’espèces dits fonctionnels, d’autre part. Cette stratégie de raisonnement permet d’identifier les principaux traits phénotypiques des espèces (bioindication, tolérance…) en 4 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 réponse aux dépôts azotés. Inventaire, structure, dynamique et adaptation des vieux arbres des falaises dans le Sud de la France GAUQUELIN Thierry: 04 13 55 12 25; [email protected], IMEP, Université de Provence - Centre Saint-Charles Case 4 - 3, place Victor Hugo. 13331 Marseille Cedex 03 GILLES André, Case 36, IMEP, Université de Provence, 3 Place Victor Hugo, 13331 Marseille Cedex 3, 04 91 10 63 38, [email protected], 04 13 55 07 58 Les milieux rocheux, falaises ou très fortes pentes constituent des refuges naturels hors de l’influence directe de l’homme et recèlent ainsi des écosystèmes naturels et plus précisément des populations d’arbres peu perturbées par l’impact anthropique, au même titre que les dernières rares forêts amazoniennes qualifiées de primaires. Sur le vieux continent, la quasi-totalité des écosystèmes a été perturbée par l’homme depuis le néolithique et les milieux “ vierges ” sont très rares. Le milieu rupestre impose cependant aux arbres qui s’y développent des contraintes énormes telles que des insolations estivales extrêmes, un espace racinaire restreint, une faible exposition aux précipitations et des chutes de pierres récurrentes. Malgré ces difficultés, des études récentes attribuent à certains de ces arbres des longévités exceptionnelles : un Thuya occidentalis L. de 1890 ans a été retrouvé au Canada dans l’escarpement du Niagara (Larson, 1999, 2001), et un Juniperus phoenicea de 1500 ans en France dans les gorges de L’Ardèche (Mandin, 2005). L’étude de la structure de ces populations et des conditions de croissance et d’alimentation en eau de ces arbres est aussi d’un intérêt scientifique majeur, notamment pour comprendre l’adaptation de ces essences à ces milieux contraignants. Un ou plusieurs des points suivants pourront être abordés au cours de ce Master 2: -Recensement des falaises potentielles et des vieux arbres dans le Sud de la France (cartographie, géoréférencement) : où trouve-t-on les plus vieux arbres, quelles espèces, quels menaces?? -Eude de la structure de population et de la dynamique d’une falaise particulière -Prélèvements de souches mortes (nécessitant du personnel spécialisé escalade) et datations (cernes et carbone 14) d'un certain nombre d'arbres -une réflexion/étude scientifique sur la longévité de ces arbres par rapport à leurs stratégies et traits de vie (allocation d'énergie pour la croissance vs reproduction vs défense). Génétique des populations de Coenonympha oedippus en France (Lepidoptera, Nymphalidae) Coenonympha oedippus est un papillon menacé à l’échelle européenne. La France a une responsabilité particulière, du fait de la présence d’un important noyau de populations dans le sudouest de la France. Le stage a pour objet d’étudier le polymorphisme génétique des populations françaises. Une série de spécimens ont été prélevés en 2010 et 2011. Les marqueurs utilisés seront les allozymes et l’ADN mitochondrial. L’étude des marqueurs allozymiques, qui ont fait leurs preuves chez les Lépidoptères, va nous permettre d’estimer la 5 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 diversité génétique du génome nucléaire et d’effectuer une étude des phénomènes de migration entre populations, et de leur éventuel isolement. L’approche s’appuyant sur l’ADN mitochondrial, par séquençage de deux gènes : COI et ND2, avec environ 1500 et 600 pb séquencées, permettra de décrire le patron phylogéographique et de tester si les populations échantillonnées ont subi de récents goulots d’étranglement. La comparaison des structures génétiques des différentes populations échantillonnées permettra de tester l’existence de flux d’individus entre populations et de proposer un scénario d’histoire démographique de ces populations, sachant que l’ADN mitochondrial constitue un bon marqueur de goulots d’étranglement. Impact des stress du changement climatique sur les activités microbiennes des litières littorales et sur leurs réponses face à différents contaminants. GROS R. (MCF), IMEP, (04.91.28.85.28, [email protected]); FARNET A.-M. (MCF), IMEP, (04.91.28.81.90; [email protected]); FERRE E., IMEP, (04.91.28.85.29; [email protected]) GUIRAL D. (DR1-HDR), UMR CNRS/IRD 6116 IMEP équipe “Ecologie Microbienne et Biotechnologies” Département 3 (04.91.28.85.29; d.guiral@univ- Les milieux littoraux sont des milieux particulièrement fragilisés puisqu’ils subissent une forte urbanisation associée à une importante fréquentation touristique qui menace leur biodiversité. Les pollutions chimiques liées à une urbanisation intensive ainsi qu’aux activités industrielles (Asia et al. 2008) représentent un des effets anthropiques majeurs auxquels sont soumises les zones littorales. Dans un contexte de changement climatique avéré, il semble important de prédire les mécanismes fonctionnels susceptibles de se mettre en place au sein de ces écosystèmes et notamment au niveau des sols et des litières. Le but de cette étude consistera à définir certaines réponses fonctionnelles des communautés microbiennes face à des stress climatiques contrôlés. Les modèles de litières choisies seront celles de pinèdes monospécifiques de pin d’Alep, essence fortement représentée en zone littorale méditerranéenne, et celles de la garrigue. Plusieurs questionnements seront envisagés: i) comment fluctuent les principales activités enzymatiques liées au cycle du carbone, de l’azote et du phosphore en fonction de différents régimes de stress climatique (intensité, récurrence et combinaison stress hydrique/stress thermique) ? ii) comment les communautés microbiennes réagissent-elles face à un double stress (exposition à des polluants métalliques/stress climatique) ? iii) les potentialités de détoxification de ces milieux via certaines activités microbiennes sont-elles altérées ? Concernant ce dernier point, cette étude se focalisera sur la capacité des laccases produites in situ, et en fonction des différentes intensités de stress, à transformer un polluant organique ubiquiste, l’anthracène, un hydrocarbure aromatique polycyclique. Les mangroves de Guyanne Les mangroves de Guyane sont caractérisées par une forte charge particulaire minérale liées au transit des apports sédimentaires de l’Amazone. Ces charges particulaires, conséquences de fortes instabilités hydrosédimentaires sont peu favorables aux communautés phytoplanctoniques soumises à d’importantes variations hydrochimiques et à une 6 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 cezanne.fr) FAYOLLE S., (MCF), UMR CNRS/IRD 6116 IMEP équipe « Ecologie des Eaux Continentales » Département 2 (04.91.28.89.13) ; [email protected] KALDONSKI Nicolas, IMEP, FST de St Jérôme, Marseille, 04 91 28 84 31, [email protected] CAVALLI Laurent, IMEP, Faculté de St Charles, Marseille, 04 13 55 07 51, [email protected] mercredi 27 mars 2013 faible pénétration de l’énergie lumineuse incidente. Dans un tel contexte, d’eau potentiellement riche au plan nutritif, mais hyper-turbide, une part importante de la production primaire est réalisée par des communautés phytobenthiques très largement dominées par des diatomées bentho-pélagiques qui, à marée basse, se développent à la surface des sédiments temporairement exondés en fonction des cycles de marée et dont une fraction des populations sont remis en suspension dans la colonne d’eau à marée haute. En liaison très probablement de la forte turbidité des eaux, les communautés de bivalves filtreurs sessiles, qui normalement occupent une place importante dans la structuration des réseaux trophiques en mangrove sont quasi inexistantes en Guyane au sein de ce type d’écosystème de transition spécifique de la ceinture intertropicale. Cependant, il existe une unique zone très restreinte de la mangrove à Rhizophora guyanaise qui est colonisée par une huître d’origine africaine (Crassostrea gasar) théoriquement protégée mais en fait soumise à une importante exploitation sauvage. Ce site est localisé sur la commune de Montsinnéry dont la municipalité souhaite créer autour de cette ressource une activité ostréicole à la fois source de ressource et d’emploi. Cette huitre est en outre l’objet de recherche en vue de tester son potentiel de bio-indication dans le cadre de la mise en œuvre de la DCE en Guyane pour les masses d’eau de transition. Le travail de recherche aura pour objet de définir qualitativement et quantitativement les communautés phytoplanctoniques présentes dans cette zone en fonction des cycles de marée et nycthéméraux et selon la variabilité des caractéristiques hydrochimiques. En outre, par des élevages en conditions contrôlées, il sera précisé au sein de la communauté phytoplanctonique les espèces spécifiquement consommées par C. gasar au stade fixé, et si possible, au stade de larve trophophore. Ces mêmes communautés algales seront ensuite quantitativement estimées pour à la fois évaluer le stock de ressource disponible sur le site de colonisation actuel de C. gasar mais aussi explorer si ce critère d’adéquation entre qualité et quantité de la ressource, peut dans le cadre d’études comparatives inter-sites et interestuaires justifier 1) l’apparent endémisme de cette espèce à cette seule localité et 2) réciproquement définir si d’autres sites ne seraient pas plus appropriés pour la création d’une filière ostréicole durable en Guyane. Impact des activités anthropiques sur la biologie et le comportement de parasites à cycle complexe et de leurs hôtes L’estimation de la biodiversité structurelle et/ou fonctionnelle des écosystèmes aquatiques prend rarement en compte les organismes parasites alors que leur présence, leur abondance et leurs rôles devraient les rendent incontournables. Parmi les pressions de sélection qui s’exercent sur les parasites à cycle complexe, l’accès à la ressource hôte est un facteur clé. Cet accès est complexifié par le fait que cette ressource est multiple, le parasite devant passer par au moins deux hôtes pour effectuer son cycle de reproduction. Tout événement de plus ou moins longue durée supprimant au moins un de ces hôtes de l’environnement du parasite met donc en péril son maintien dans 7 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 l’écosystème. A ce titre les parasites à cycle complexe constituent de bons indicateurs indirects (i) de la présence d’espèces hôtes parfois difficiles à échantillonner et (ii) du bon fonctionnement, en particulier trophique, d’un écosystème donné. Nous proposons un sujet étudiant l’impact de l’anthropisation sur les niveaux de prévalence en parasites acanthocéphales en fonction de l’anthropisation des rivières. L’étude portera sur le parasite de poissons Pomphorhynchus laevis et le parasite d’oiseaux Polymorphus minutus, ces deux parasites exploitant Gammarus pulex (Crustacé, Amphipode) comme hôte intermédiaire. Les travaux seront essentiellement expérimentaux et incluront des échantillonnages et des suivis de gammares et de poissons (pêche électrique) sur le terrain, des dissections et mesures morphométriques ainsi que des observations comportementales en laboratoire. La ronce (Rubus sp.) : espèce compétitrice ou facilitante dans les parcours méditerranéens ? MASSON Solène, UMR CNRS IRD IMEP, IUT Avignon, Site Agroparc BP 61207, 84911 Avignon cedex 09 06.66.58.32.82 [email protected] DUTOIT Thierry, UMR CNRS IRD IMEP, IUT Avignon, Site Agroparc BP 61207, 84911 Avignon cedex 09 04.90.84.38.29 [email protected] BAUMEL Alex, IMEP Arbois (Aix-en- Les changements d’usage sont, avec les changements climatiques, les deux composantes majeures des changements globaux et ils concernent particulièrement les parcours pastoraux méditerranéens. Ainsi, dans la plaine de la Crau (Bouches-du-Rhône), des phases culturales intensives ont considérablement dégradé non seulement les fonctions et la richesse des formations végétales herbacées formées suite à la pratique d’un pâturage itinérant multi-séculaire mais aussi la dynamique successionnelle de la végétation suite aux modifications des habitats (régime hydrique, niveau trophique du sol, etc.), du paysage (réseaux de canaux, réseau routiers, création de prairies irriguées,etc.) et des régimes de perturbations (arrêt ou changements des pratiques pastorales post-culturales). Il en résulte une recolonisation spontanée de certaines parcelles par des arbustes pionniers fortement compétitifs pour les ressources en eau et en lumière comme c’est notamment le cas pour la ronce (Rubus sp.). Les travaux de recherche du Master 2 concerneront donc l’analyse des conséquences de l’installation et de l’extension des ronciers sur la végétation des parcours méditerranéens afin d’identifier clairement leur impact compétitif et/ou de facilitation indirecte (protection de certaines espèces contre le pâturage). La méthodologie consistera à la mise en place de relevés phyto-écologiques (mars-mai 2012) dans différentes parcelles préalablement discriminées par un SIG en fonction des degrés de recouvrement de la ronce et de la dynamique historique des ronciers. Les analyses statistiques porteront ensuite sur les impacts de différents taux de colonisation sur la composition, la richesse et la diversité végétale des parcours. Ces résultats seront ensuite discutés pour orienter les interventions éventuelles de débroussaillage dans le cadre de la gestion de la Réserve naturelle nationale des coussouls de la Crau. Les résultats de cette recherche sont en effet particulièrement attendus par les éleveurs ovins et les gestionnaires des parcours de la Crau qui financeront les frais d’expérimentation et de missions sur ce sujet. Biogéographie évolutive, Changements climatiques, Phylogéographie, Phylogénétique, Structure et diversité 8 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 Provence), 04.42.90.84.53, [email protected] MEDAIL Frédéric, IMEP Arbois (Aixen-Provence), 04.42.90.84.06, [email protected] Personne à contacter : Jérémy MIGLIORE, IMEP Arbois (Aix-enProvence), 04.42.90.84.57, [email protected] MONTES Nicolas, Equipe Diversité Fonctionnelle des Communautés Végétales, IMEP, UMR CNRS 6116 Université de Provence, Centre Saint-Charles – Case 4, Bâtiment Sciences Naturelles, 1er étage, 3, place Victor Hugo, 13331 Marseille Cedex 03, France Tel: (33) 4 13 55 12 28 Fax: (33) 4 13 55 11 51 Email: [email protected] MEVY Jean-Philippe, Equipe Diversité Fonctionnelle des Communautés Végétales, IMEP, UMR CNRS 6116, Université de génétique des populations Depuis les grandes explorations botaniques du Sahara, le lien biogéographique entre Méditerranée et Sahara a été suggéré mais les phénomènes à l'origine de cette relation restent largement méconnus. En complément d’un travail de thèse sur la phylogéographie de l’espèce circum-méditerranéenne Myrtus communis et de l’endémique centrosaharienne Myrtus nivellei, un nouvel éclairage phylogéographique portant sur d'autres taxons végétaux s'avère nécessaire pour mieux comprendre les modalités de migration, de différenciation et de persistance locale d'espèces d’affinité méditerranéenne isolées au sein des montagnes du Sahara central. Ce stage vise ainsi à comparer la phylogéographie d'espèces présentes à la fois en Méditerranée et au Sahara telles que le laurier rose (Nerium oleander), la globulaire (Globularia alypum), le rhus (Rhus tripartita) et la bruyère arborescente (Erica arborea). Les phylogéographies s'appuieront sur la datation des phylogénies moléculaires et les reconstructions d'aires ancestrales, puis les résultats seront comparés dans le but de révéler des patrons communs ou différents sur l'origine des populations sahariennes, et les phénomènes de migrations. Les hypothèses seront confrontées aux données paléoécologiques disponibles. Rôle des interactions biotiques dans la modulation de la plasticité photosynthétique des espèces de garrigue face à l’aridification du climat L’aridification du climat liée au réchauffement climatique en région méditerranéenne soulève un certain nombre de questions à propos des conséquences possibles sur la biodiversité ainsi que sur les relations qu’entretiennent les différentes espèces entre elles. L’objectif de ce projet est de mieux connaître les menaces que les changements climatiques attendus font peser sur le fonctionnement d’un écosystème particulièrement structurant dans le paysage régional méditerranéen, et dont la richesse en espèces animales et végétales en fait un « Hot Spot » de biodiversité d’importance mondiale. Le projet que nous proposons s'appuie sur le programme CLIMED financé par l’ANR. Il bénéficiera d’un site naturel instrumenté en dispositifs d’exclusion de pluie (pour simuler une aridification du climat), localisé dans la chaîne de l’Etoile (au nord de Marseille). L’idée maîtresse de ce sujet de Master est donc mieux comprendre les réactions physiologiques des espèces à l’aridification du climat afin d’évaluer dans quelle mesure les phénomènes de complémentarité entre espèces peuvent en moduler les impacts. Pour cela, on se focalisera principalement sur la plasticité de la machinerie photosynthétique, à la fois en termes de rendement quantique et d’assimilation nette du CO2 atmosphérique. Outre l’étude du métabolisme primaire, l’allocation des ressources dans la production de biomasse et principalement celle dédiée à lignification sera traitée. 9 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 Provence, Centre Saint-Charles – Case 4 Bâtiment Sciences Naturelles, 1er étage, 3, place Victor Hugo, 13331 Marseille Cedex 03, France Tel: (33) 4 91 28 27 75 Fax: (33) 4 13 55 11 51 Email: [email protected] Effets du stress hydrique et de la fragmentation de la litière de garrigue et sur la minéralisation de la matière organique par la microflore. MIRLEAU Pascal, IMEP, Université Paul Cézanne - Faculté des Sciences de St Jérôme, Service 441, Av. Escadrille Normandie Niemen, 13397 Marseille cedex 20, 04 91 28 91 02, [email protected] Les modélisations climatiques indiquent que les écosystèmes terrestres du pourtour méditerranéen seraient particulièrement affectés par une élévation des températures et par une diminution du volume et de la fréquence des précipitations (Gorissen et al., 2004, Schröter et al., 2005). Or, la teneur en eau du sol a un rôle notoire sur le développement de la végétation. Elle contrôle la disponibilité et l’assimilation des éléments minéraux par les plantes et, par conséquent, leur physiologie. La chute de litière compte parmi les principales productions végétales et assure l’entrée régulière de matière organique dans le sol, à la base du métabolisme hétérotrophe de la macrofaune et de la microflore du sol. Outre ses effets sur les productions et la diversité végétales, une aridification du climat pourrait aussi affecter la microflore du sol et par conséquents, les interactions avec la macrofaune ainsi que leur synergie dans le processus de décomposition de la litière (Sowerby et al., 2008). Ce stage de M2R s’inscrit dans le cadre du projet ANR-CEP CLIMED (CLIimate change effects on MEDiterranean biodiversity and consequences for ecosystem functioning). Il s’agira de mettre en place une expérience de laboratoire permettant de simuler l'assèchement du climat (2 niveaux de fréquence des précipitations & 2 températures d’incubation) et la fragmentation de la litière par la macrofaune (2 niveaux de fragmentation & feces de la macrofaune) un en considérant toutes les combinaisons possibles de quatre espèces végétales typiques de garrigue (15 modalités) : Quercus coccifera L., Cistus albidus L., Ulex parviflorus Pourr. et Rosmarinus officinalis L. L’analyse de la diversité taxonomique des communautés bactériennes et fongiques reposera sur des approches de génotypage moléculaires (PCR ARISA, Ranjard et al, 2001 et PCR T-RFLP, Liu et al, 1997) et l’analyse de la diversité fonctionnelle reposera sur l'utilisation de système Biolog – Ecoplate et sur des développements en PCR quantitative (Henry et al, 2006 ; Dandie et al, 2007). L’analyses des données générées fait appel à de bonnes connaissances en statistiques 10 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 multifactorielles et multivariées. MONTES Nicolas, Equipe Diversité Fonctionnelle des Communautés Végétales, IMEP, UMR CNRS 6116, Université de Provence, Centre Saint-Charles – Case 4, Bâtiment Sciences Naturelles, 1er étage, 3, place Victor Hugo, 13331 Marseille Cedex 03, France Tel: (33) 4 13 55 12 28 Fax: (33) 4 13 55 11 51 Email: [email protected] MEVY Jean-Philippe, Equipe Diversité Fonctionnelle des Communautés Végétales, IMEP, UMR CNRS 6116, Université de Provence, Centre Saint-Charles – Case 4, Bâtiment Sciences Naturelles, 1er étage, 3, place Victor Hugo, 13331 Marseille Cedex 03, France Tel: (33) 4 91 28 27 75 Fax: (33) 4 13 55 11 51 Email: [email protected] PONEL Philippe, Chargé de Recherche CNRS, IMEP, Europôle Méditerranéen de l'Arbois, BP 80, 13545 Aix-en-Provence Cedex 04, Rôle des interactions biotiques dans la modulation de la plasticité photosynthétique des espèces de garrigue face à l’aridification du climat. L’aridification du climat liée au réchauffement climatique en région méditerranéenne soulève un certain nombre de questions à propos des conséquences possibles sur la biodiversité ainsi que sur les relations qu’entretiennent les différentes espèces entre elles. L’objectif de ce projet est de mieux connaître les menaces que les changements climatiques attendus font peser sur le fonctionnement d’un écosystème particulièrement structurant dans le paysage régional méditerranéen, et dont la richesse en espèces animales et végétales en fait un « Hot Spot » de biodiversité d’importance mondiale. Le projet que nous proposons s'appuie sur le programme CLIMED financé par l’ANR. Il bénéficiera d’un site naturel instrumenté en dispositifs d’exclusion de pluie (pour simuler une aridification du climat), localisé dans la chaîne de l’Etoile (au nord de Marseille). L’idée maîtresse de ce sujet de Master est donc mieux comprendre les réactions physiologiques des espèces à l’aridification du climat afin d’évaluer dans quelle mesure les phénomènes de complémentarité entre espèces peuvent en moduler les impacts. Pour cela, on se focalisera principalement sur la plasticité de la machinerie photosynthétique, à la fois en termes de rendement quantique et d’assimilation nette du CO2 atmosphérique. Outre l’étude du métabolisme primaire, l’allocation des ressources dans la production de biomasse et principalement celle dédiée à lignification sera traitée. Changements climatiques et activités humaines dans le Val d'Aoste, Italie, reconstruits à partir de l'étude des assemblages d'insectes fossiles holocènes. L'objet du projet est de reconstruire les paléoenvironnements qui se sont succédé dans une haute vallée du Val d'Aoste 11 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 [email protected] Tél. 04 42 90 84 41 mercredi 27 mars 2013 au cours de l'Holocène, en tendant de distinguer le rôle respectif du climat et de l'action humaine. La démarche qui sera suivie consiste à extraire les fragments d'insectes (essentiellement de Coléoptères) de carottes sédimentaires, puis à les identifier et à les interpréter. Le site choisi pour ce projet est une tourbière située à 2300 m d'altitude. On sait que ce type de dépôt sédimentaire se prête particulièrement bien à l'analyse entomologique, et que les informations tirées des assemblages d'insectes viennent le plus souvent compléter opportunément celles tirées de l'analyse pollinique. Une telle démarche multidisciplinaire sera obligatoire dans le cadre de ce projet, puisque ce site de Champlong fait justement l'objet d'une analyse pollinique parallèle, en cours de réalisation par une équipe de palynologues italiens. Les objectifs visés sont de reconstruire les changements de la limite supérieure des arbres (présence éventuelle de Coléoptères phytophages liés aux arbres ou de Coléoptères associés aux prairies d'altitude), d'estimer la part du climat dans ces changements (présence de Coléoptères associés aux climats froids), et/ou le rôle d'activités pastorales (présence éventuelle de Coléoptères coprophages). Dynamique de feuillus méditerranéens sous différentes conditions de couvert, application à la restauration des milieux. PREVOSTO Bernard, Tél. 04 42 66 99 25, [email protected] L’installation de feuillus est une option pour l’amélioration de la résilience et la diversification des forêts méditerranéennes ou de leur restauration lorsque celles-ci sont dégradées. Un dispositif expérimental (St-Mitre-LesRemparts, 13) a été installé dans lequel des feuillus méditerranéens ont été introduits à différents stades de la dynamique forestière : peuplements à pin d’Alep fermés, peuplements moyennement ouverts, peuplements fortement ouverts, formations arbustives, terrain nu. L’objectif du stage est d’analyser la réponse des feuillus à ces différentes conditions d’ouverture du couvert végétal en lien avec les facteurs environnementaux. Les variables analysées seront les suivantes : croissance et survie, morphologie, traits foliaires. Un arrachage de plants est prévu afin d’étudier le système racinaire et d’établir les allocations en biomasse entre les différents compartiments de la plante. Ces variables seront mises en lien avec les principaux facteurs environnementaux notamment la lumière et la disponibilité en eau. Ce stage s’inscrit dans la prolongation d’un travail de thèse (achèvement en cours) sur l’acclimatation à l’ombre et le rôle des interactions plantes-plantes dans la dynamique forestière méditerranéenne. Les actions menées ont pour objectif appliqué de promouvoir l’utilisation des feuillus en forêt méditerranéenne. SAATKAMP Arne, FST St Jérôme case 462 - 13397 Marseille cedex Niche climatique et écophysiologie des bryophytes rupicoles du Parc-National des Ecrins 20 ; Tel.Mob. 06.17.78.12.76 ; Tel.Bur. 04.91.28.88.70 ; Les nombreuses études sur la relation entre changements globaux et diversité biologique se limitent aux plantes [email protected], vasculaires ou vertébrés. Or, du point de vue de biomasse et diversité, les bryophytes constituent un groupe important 12 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 collaboration bryologie Jean-Pierre Hébrard & Cédric Dentant (PN des Ecrins), écophysiologie Hélène Folzer & Jean-Philippe Mévy, phylogénie Alex Baumel. mercredi 27 mars 2013 pour les écosystèmes terrestres, notamment en montagne. Ce travail essaie de combler ce manque de connaissances, en ciblant à la fois leur écophysiologie et que leur niches bioclimatiques. Un focus sur le genre Grimmia très riche en espèces dans le sud ouest des Alpes permettra une approche comparative et renforcera les connaissances encore sommaires de ce groupe sur le territoire du Parc National des Ecrins. Le volet I de ce stage concerne les inventaires et les recherches bibliographiques ainsi qu’une formation taxonomique sur ce groupe en collaboration avec J.-P. Hébrard (IMEP). Dans un volet II des mesures microclimatiques seront effectués in situ sur placettes permanentes. En parallèle, un travail expérimental au laboratoire explorera les paramètres écophysiologiques clés d’optimum thermique de photosynthèse, de respiration au noir et de leur dépendance du potentiel hydrique. Une synthèse sera apportée par l’étudiant sur la répartition à micro- et méso-échelle de ce groupe d’espèces et leur caractéristiques écophysiologiques ainsi que leur évolution qui fera objet d’une publication en anglais. L’homme et l’environnement montagnard depuis le Mésolithique : reconstitution paléoécologique pluridisciplinaire dans les Alpes méridionales TALON Brigitte (équipe 2), IMEP, Europôle Méditerranéen de l’Arbois, Bâtiment Villemin, BP 80, 13545 Aix en Provence cedex 04 Téléphone : 04 42 90 84 44 e-mail : [email protected] GUITER Frédéric (équipe 1), IMEP, Europôle Méditerranéen de l’Arbois, Bâtiment Villemin, BP 80, 13545 Aix en Provence cedex 04 Téléphone : 04 42 90 84 75 e-mail : [email protected] La présence des hommes dans les Alpes méridionales françaises au cours du Mésolithique est attestée par la découverte de mobilier lithique (Tzortzis et al. 2008). Les premiers enclos et cabanes à vocation pastorale apparaissent pendant le Néolithique et se multiplient jusque vers l’Age du Bronze et le Moyen Age (Mocci et al. 2008 ; 2009). Afin de reconstituer la végétation contemporaine des des premiers chasseurs, et retracer l’impact des activités agropastorales néolithiques dans cette zone des Alpes, des études paléoenvironnementales ont déjà été entreprises. Des carottages dans des lacs proches de ces sites archéologiques (Fangeas, Lauzons, Serre de l’Homme) ont permis, grâce à l’analyse pollinique, de reconstituer la végétation et surtout de dater les premiers défrichements importants liés au pastoralisme et à l’agriculture de montagne (Court-Picon et al. 2007 ; Walsh & Richer 2006). L’analyse des charbons de bois recueillis lors des fouilles des structures pastorales a confirmé l’utilisation de certaines essences comme combustible, sans pouvoir confirmer leur origine locale. Cependant, la question de la forêt se pose toujours : où se trouvait sa limite supérieure au Mésolithique ? De quels arbres était-elle constituée ? Afin de répondre à ces deux questions d’importance, le sujet de stage s’articule autour de deux approches, (1) pédoanthracologique et (2) pollenanalytique. Ces deux axes de recherche reposeront sur : - l’étude d’un transect pédoanthracologique à proximité de sites archéologiques, entre 2000 et 2600 m d’altitude dans le vallon de Freissinières (Massif des Ecrins, programme ARCHIPEL-Ecrins, AO Eccorev 2010). - l’analyse pollinique d’un profil (prélevé en juin 2011, Programme FRECHALP) dans le proche lac de Faravel (2386 m d’altitude) 13 Stages de recherche du M2R BIOECO 2011 - 2012 mercredi 27 mars 2013 Le croisement de ces deux approches complémentaires apportera grâce à l’appui de dates 14C (ARCHIPEL-Ecrins), et pour la première fois sur un territoire d’altitude, des informations précieuses sur la colonisation de la forêt en altitude, les modalités de sa régression (en relation avec les activités humaines) et plus largement permettra de préciser nos connaissances sur les interactions de l’homme et de son environnement en montagne pendant l’Holocène. Reconstitution de la dynamique forestière holocène d’une vieille hêtraie montagnarde : la forêt de la Massane (Pyrénées Orientales) à partir de l’analyse des charbons de bois conservés dans les sols. TALON Brigitte (équipe 2), IMEP, Europôle Méditerranéen de l’Arbois, Bâtiment Villemin, BP 80, 13545 Aix en Provence cedex 04 Téléphone : 04 42 90 84 44 e-mail : [email protected] La Réserve Naturelle Nationale de la Massane est située dans la partie la plus orientale du massif des Albères. Elle s’étend sur 300 ha, entre 600 et 1150 m d’altitude. Le boisement est essentiellement constitué de Hêtres (Fagus sylvatica), mais aussi de Chênes (Quercus petraea, Q. humilis, Q. ilex) et de Houx principalement. L'exploitation forestière a été arrêtée il y a plus d'un siècle et la seule activité humaine consiste en un élevage extensif de bovins, principalement sur les pelouses sommitales. Sa situation à un carrefour biogéographique (Méditerranée, Espagne, Pyrénées) et son isolement relatif de la chaîne pyrénéenne en font une zone à forte biodiversité. Depuis l'abandon de la sylviculture, les bois morts et les complexes saproxyliques, jouent un rôle important dans le maintien d'une faune d'Invertébrés riche et originale (Travé 2000). L’objectif du travail proposé est de mieux connaître le passé et l’histoire écologique de cette vieille hêtraie de façon à replacer dans le temps long sa naturalité relative actuelle et ses perspectives d’évolution à venir, compte tenu des pressions anthropique et climatique actuelles. Le but est de retracer le profil éco-historique de la forêt en reconstituant : (i) la composition spécifique ligneuse passée (végétation potentielle) et ses variations au cours des derniers millénaires (Holocène), à partir des dates absolues au radiocarbone, (ii) la nature des espèces dominantes et leur rôle dans la dynamique forestière et (iii) l’histoire de la forêt en relation avec les incendies et les activités anthropiques. L’absence de sites humides ne permettant pas une approche pollinique, nous avons choisi la pédoanthracologie, parfaitement adaptée à ce genre de problématique (Talon et al. 2005). Une campagne de terrain qui s’est déroulée en avril 2011 a permis de creuser 6 fosses, réparties sur tout le bassin versant de la Massane, en limite supérieure (crête), dans la chênaie, dans la chênaie-hêtraie, et dans la vieille hêtraie. Il ne reste plus qu’à tamiser ces sols pour en extraire et analyser les charbons. 14
