Effet d'une sécheresse extrême sur le fonctionnement de l'écosystème prairial : évaluation du rôle tampon de la composition et de la diversité végétale par approche expérimentale

Les prairies permanentes representent l’une des principales formes d’utilisation des terres en Europe. En France, elles representent pres de 40% de la Surface Agricole Utile (SAU) et restent le support de nombreux systemes d’elevage. Les scenarios actuels de changement climatique prevoient tous un accroissement de la variabilite climatique qui pourrait se traduire par un accroissement des evenements extremes, notamment en ce qui concerne les episodes de secheresses. Ces evenements extremes sont de nature a alterer la structure et le fonctionnement des prairies et en consequence la capacite de ces ecosystemes a rendre des services agricoles, ecologiques et environnementaux. Une meilleure comprehension des mecanismes de resistance et de resilience des communautes vegetales prairiales face a l’occurrence de secheresses extremes s’avere donc cruciale pour evaluer la stabilite du fonctionnement de l’ecosysteme prairial et notamment du service de production qu'il supporte. Cette these a pour objectif principal d’evaluer la capacite des prairies permanentes a maintenir leur fonction de production face a un evenement de secheresse extreme. Elle s’appuie sur une demarche experimentale en mesocosmes sous conditions semi-controlees permettant de caracteriser le role de la composition et de la structure des communautes vegetales prairiales dans la resistance et la resilience a la secheresse des prairies. Pour evaluer l’importance de la composition et de la diversite fonctionnelle dans la reponse des communautes vegetales, des monocultures et des melanges associant graminees et une legumineuse ont ete selectionnes. L’originalite de ce travail reside dans une approche d’ecologie fonctionnelle permettant d’apprehender l’importance des interactions entre especes dans la reponse de la communaute via l’analyse de traits morphologiques et physiologiques mesures conjointement dans les compartiments aerien et souterrain de la vegetation. Cette etude a mis en evidence le role preponderant du Trefle blanc (Trifolium repens) dans la modulation de l’impact d’un evenement de secheresse extreme sur la production de biomasse de melanges prairiaux. Si aucun effet tampon de la composition et de la structure de la communaute n’a ete mis en evidence durant la secheresse, la presence et l’abondance de Trefle blanc a ete reliee a une meilleure recuperation a long terme de la production de biomasse des melanges. Apres l’extreme, une surproduction des melanges associant graminee et Trefle blanc a ainsi ete attribuee a des mecanismes de facilitation azotee et de complementarite verticale de niches au niveau racinaire pour l’acquisition de l’eau. Nous avons ainsi souligne l’importance de la croissance des racines profondes pour la mise en place de complementarites fonctionnelles entre especes et donc pour le maintien de la production sous secheresse extreme. L’evenement de secheresse affecte durablement le comportement des racines et de ce fait les mecanismes sous-jacents de l’effet benefique du Trefle blanc sur la production aerienne. Par ailleurs, notre etude a mis en evidence le role majeur des interactions heterospecifiques dans l’expression de traits intraspecifiques lies aux strategies d’acquisition des ressources et par consequent dans la regulation de la performance des especes sous secheresse extreme. Nous montrons que la structure et la composition fonctionnelle de la communaute vegetale apparait essentielle dans la regulation de la reponse a un evenement de secheresse extreme. Dans notre etude, la recuperation de la production de biomasse aerienne apres secheresse extreme repose essentiellement sur la presence de Trefle blanc et la mise en place d’interactions positives entre especes. La prise en compte de la modulation par les interactions interspecifiques du comportement des especes en melanges s’avere necessaire dans la prevision de la production des prairies sous climat futur. (.)