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
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