Relation entre diversité et fonctionnement des écosystèmes dans

ldH 1
ldH S
Herbivore
Herbivore
H1
HS
(1-l)dH 1
c 1 H1 P1
c SHS PS
lmP 1
Plant
P1
PS
(1-l)mP1
Inorganic nutrient in local
depletion zone
lmP S
Plant
(1-l)mPS
a SL S PS
a1 L 1 P1
Inorganic nutrient in local
depletion zone
Relation entre diversité
et
L
fonctionnement des écosystèmes
dans les réseaux
trophiques
R
L1
kR
qR0
(1-l)dHS
S
kL1
kR
kL S
Inorganic nutrient in regional pool
Elisa Thébault
NERC Centre for Population Biology
Imperial College London, Silwood Park campus
qR
Effets de la diversité sur le
fonctionnement des écosystèmes
1500
Stabilité de l’écosystème
Biomasse épigée (g/m²)
Une relation très étudiée ces dernières années
1000
500
0
Germany
Ireland
UK
Switzerland
Portugal
Sweden
Greece
0
1
2
4
8
Nombre d’espèces
Hector et al. (1999)
16
32
Nombre d’espèces
Tilman et al. (2006)
Effets de la diversité sur le
fonctionnement des écosystèmes
relation diversité – biomasse
La diversité affecte les
processus de l’écosystème
par:
Biomasse épigée (g/m²)
1500
1000
500
0
¾ complémentarité en
utilisation de la ressource
Germany
Ireland
UK
Switzerland
¾ facilitation
Portugal
Sweden
Greece
0
1
2
4
8
16
Nombre d’espèces
Hector et al.(1999)
32
¾ sélection d’espèces ayant
des traits particuliers
Effets de la diversité sur le
fonctionnement des écosystèmes
La diversité peut diminuer la
variabilité des processus de
l’écosystème par :
¾ une asynchronie de la
réponse des espèces aux
fluctuations environnementales
Faible diversité
Forte diversité
Stabilité de l’écosystème
relation diversité – stabilité
Nombre d’espèces
Tilman et al. (2006)
Effets de la diversité sur le
fonctionnement des écosystèmes
Une recherche initialement basée
sur les producteurs primaires
mais en développement aux
niveaux trophiques supérieurs
Détritivores 8%
Carnivores 8%
Herbivores
Producteurs
primaires
18%
66%
Pourcentages des études sur
la relation diversité - biomasse
dans la méta-analyse de
Cardinale et al. (2006) suivant
le niveau trophique concerné
Grazer species richness
Grazer species richness
Duffy et al. (2003)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Extension d’un modèle à un seul niveau trophique
lmP 1
Plant
P1
…
PS
(1-l)mP1
(1-l)mPS
a SL S P S
a1 L1 P 1
Local pool of nutrient
Local pool of nutrient
L1
LS
kR
qR0
lmP S
Plant
kL1
kR
Regional pool of nutrient
kL S
qR
R
Loreau (1998)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Deux modèles mécanistiques
ldH 1
ldH S
Herbivore
Herbivore
H1
HS
(1-l)dH 1
c 1 H1 P1
c SHSPS
lmP 1
Plant
P1
PS
(1-l)mP1
(1-l)mPS
aSLS PS
Local pool of nutrient
Local pool of nutrient
L1
qR0
lmP S
Plant
a1 L1 P 1
kR
(1-l)dHS
LS
kL1
kR
Regional pool of nutrient
R
kL S
qR
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Deux modèles mécanistiques
ldH 1
ldH S
Herbivore
Herbivore
H1
HS
(1-l)dH 1
c 1 H1 P1
c SHSPS
lmP 1
Plant
P1
PS
(1-l)mP1
(1-l)mPS
aSLS PS
Local pool of nutrient
Local pool of nutrient
L1
qR0
lmP S
Plant
a1 L1 P 1
kR
(1-l)dHS
LS
kL1
kR
Regional pool of nutrient
R
kL S
qR
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Température T (°C)
Fluctuations environnementales
30
25
20
15
10
5
0
0
500
1000
Temps
1500
2000
Taux de mortalité des plantes ou des herbivores m
Deux modèles mécanistiques
Différenciation de niche
5
15
25
Degré de
différenciation
de niches plus
grand
5
15
25
5
15
25
T(t)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Biomasse des herbivores
Diversité des herbivores et diversité des plantes
Biomasse végétale
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
100
80
60
40
20
0
0
2
diversité
4
6
8
10
12
14
16
diversité
Différents scenarios de variation de la diversité
Un seul niveau trophique
Diversité des herbivores seule varie
H1
P1
P1
Pn-1
Diversité des plantes et herbivores varie
H1
Hn-1
Hn
H1
H1
Hn-1
Hn
P1
Pn-1
Pn
P1
P1
Pn-1
Pn
Pn
P1
Pn-1
Pn
Thébault & Loreau (2006)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
CV de la biomasse des
herbivores
Diversité des herbivores et diversité des plantes
CV de la biomasse
végétale
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
2
1.5
1
0.5
0
0
16
2
diversité
4
6
8
10
12
14
16
diversité
Différents scenarios de variation de la diversité
Un seul niveau trophique
Diversité des herbivores seule varie
H1
P1
P1
Pn-1
Diversité des plantes et herbivores varie
H1
Hn-1
Hn
H1
H1
Hn-1
Hn
P1
Pn-1
Pn
P1
P1
Pn-1
Pn
Pn
P1
Pn-1
Pn
Thébault & Loreau (2006)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Connectivité des réseaux trophiques
H1 …Hn-1
Hn
H1 … Hn-1
Hn
P1 … Pn-1
Pn
P1 …
Pn
120
Généralistes
100
80
60
40
Spécialistes
20
0
1
2
3
4
5
6
7
diversité
8
9
10
Biomasse des herbivores
Biomasse végétale
Spécialistes vs. généralistes
Pn-1
700
500
300
100
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
diversité
Thébault & Loreau (2003)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
CV de la biomasse
totale de plantes
Connectivité des réseaux trophiques
Herbivores spécialistes
Hn-1
P1
Pn-1
Hn
Pn
0,2
0,8
0,6
0,4
0,2
Degré de
différenciation
de niche plus
grand
0,1
0
0,3
1
CV de la biomasse
totale d’herbivores
CV de la biomasse individuelle
des plantes et herbivores
H1
0,3
1
2
4
8
16
1
2
4
8
16
0,2
0,1
0
0
1
2
4
8
Diversité des plantes
Pas de différentiation
Différenciation moyenne
Différenciation maximale
16
Diversité des plantes
Thébault & Loreau (2005)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
P1
Hn-1
Pn-1
Hn
H
P1
Pn
0,3
0,2
0,1
0
0,3
1
CV de la biomasse
totale d’herbivores
CV de la biomasse individuelle
des plantes et herbivores
H1
CV de la biomasse
totale de plantes
Connectivité des réseaux trophiques
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
2
4
8
16
1
2
4
8
16
0,2
0,1
0
1
2
4
8
Diversité des plantes
Pas de différentiation
Différenciation moyenne
Différenciation maximale
16
Diversité des plantes
Thébault & Loreau (2005)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
P1
Hn-1
Pn-1
Hn
H1 … Hn-1
P1 …
Pn
Pn-1
0,3
0,2
0,1
0
0,3
1
CV de la biomasse
totale d’herbivores
CV de la biomasse individuelle
des plantes et herbivores
H1
CV de la biomasse
totale de plantes
Connectivité des réseaux trophiques
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
2
4
8
16
1
2
4
8
16
0,2
0,1
0
1
2
4
8
Diversité des plantes
Pas de différentiation
Différenciation moyenne
Différenciation maximale
16
Diversité des plantes
Thébault & Loreau (2005)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
P1
Hn-1
Pn-1
Hn
H1 … Hn-1
P1 …
Pn
Pn-1
Hn
Pn
0,3
0,2
0,1
0
0,3
1
CV de la biomasse
totale d’herbivores
CV de la biomasse individuelle
des plantes et herbivores
H1
CV de la biomasse
totale de plantes
Connectivité des réseaux trophiques
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
2
4
8
16
1
2
4
8
16
0,2
0,1
0
1
2
4
8
Diversité des plantes
Pas de différentiation
Différenciation moyenne
Différenciation maximale
16
Diversité des plantes
Thébault & Loreau (2005)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
P1
Hn-1
Pn-1
Hn
H1 … Hn-1
P1 …
Pn
Pn-1
Hn
Pn
0,3
0,2
0,1
0
0,3
0,3
11
CV de la biomasse
totale d’herbivores
CV de la biomasse individuelle
des plantes et herbivores
H1
CV de la biomasse
totale de plantes
Connectivité des réseaux trophiques
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0
1
2
4
8
16
1
2
4
8
16
16
0,2
0,2
0,1
0,1
00
1
22
44
88
Diversité des plantes
Pas de différentiation
Différenciation moyenne
Différenciation maximale
16
16
Diversité des plantes
Thébault & Loreau (2005)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Conclusions
Une augmentation de la diversité a un niveau
trophique mène généralement a une
augmentation de la biomasse a ce niveau
trophique et a une plus grande utilisation de sa
ressource
Cardinale et al. (2006)
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Conclusions
Une augmentation de la diversité a un niveau
trophique mène généralement a une
augmentation de la biomasse a ce niveau
trophique et a une plus grande utilisation de sa
ressource
mais
La relation diversité – fonctionnement des
écosystèmes est parfois différente et plus
complexe que celle prédite dans les systèmes à
un seul niveau trophique
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Conclusions
La complémentarité entre espèces explique
toujours en partie l’effet positif de la diversité
sur le fonctionnement des écosystèmes
Complémentarité d’utilisation de la
ressource (consommateurs spécialistes vs.
généralistes)
Différences de réponse face aux changements
de l’environnement
Diversité et propriétés des écosystèmes
dans les réseaux trophiques:
Conclusions
La prédation a un impact fort sur la relation
entre diversité et fonctionnement des
écosystèmes
Contrôle de l’abondance des proies
Effet déstabilisant de la prédation sur la
biomasse des proies
ldH 1
ldH S
Herbivore
Herbivore
H1
HS
(1-l)dH 1
c 1 H1 P1
c SHS PS
lmP 1
Plant
P1
lmP S
Plant
PS
(1-l)mP1
(1-l)mPS
a SL S PS
a1 L 1 P1
Inorganic nutrient in local
depletion zone
Inorganic nutrient in local
depletion zone
L1
LS
kR
qR0
(1-l)dHS
kL1
Merci !
kR
Inorganic nutrient in regional pool
R
kL S
qR