Impacts d'une canicule sécheresse sur le fonctionnement et la structure des communautés végétales de l'écosystème prairial

En Europe, les prairies permanentes representent l’une des principales formes d’utilisation des terres. La durabilite des services rendus par ces ecosystemes est etroitement liee a la structure et au fonctionnement des communautes vegetales qui les composent. La stabilite des processus ecosystemiques, sous l’impact des fluctuations environnementales, va alors dependre des mecanismes de resistance et de recuperation propres a ces communautes. Les risques d’apparition d’extremes climatiques lies a l’evolution du climat, rendent necessaire une adaptation des agro-ecosystemes a cette fluctuation climatique accrue. Cela implique de mieux comprendre les mecanismes par lesquels la variabilite du climat influe sur le fonctionnement et la structure des communautes vegetales, et comment les pratiques agricoles impactent ces reponses. Cette these a pour objectif d’evaluer la vulnerabilite des prairies permanentes a un extreme climatique combinant une canicule et une secheresse, dans un contexte de changement climatique. Afin d’identifier et de caracteriser les mecanismes intrinseques de la resistance a la secheresse des communautes vegetales, une demarche experimentale mobilisant les concepts de l’ecologie fonctionnelle a ete developpee. Les effets de la variabilite climatique sur la structure (diversite, composition) et le fonctionnement des communautes vegetales ont d’abord ete analyses in situ pendant 3 ans, apres simulation d’une canicule-secheresse dans les conditions climatiques actuelles et sous climat modifie (rechauffement et reduction des precipitations). Pour evaluer l’influence de la gestion sur la reponse des communautes vegetales aux perturbations climatiques, deux frequences de fauches ont ete appliquees. Ce travail presente l’originalite d’avoir etudie conjointement le fonctionnement aerien et souterrain de la vegetation. Sont considerees la production de biomasse, la demographie et la duree de vie des racines, afin de determiner le role du systeme racinaire dans la resistance et la recuperation des communautes vegetales apres une canicule secheresse. Nous montrons un effet direct de l’extreme climatique sur la senescence aerienne et la croissance racinaire dans les deux regimes de fauches. En reponse a un deficit hydrique modere, la strategie d’evitement au stress par le maintien de la croissance racinaire a ete favorisee par des fauches non frequentes. A l’automne suivant, les precipitations ont permis un reverdissement rapide de la couverture vegetale et la production de nouvelles racines. Une baisse significative de la production de biomasse aerienne annuelle sous climat modifie, et suite a l’application de l’extreme climatique, a ete observee pendant les 3 annees d’experimentation. En revanche, la production racinaire n’a pas ete significativement affectee. Neanmoins une acclimatation de la croissance racinaire a ete mise en evidence un an apres l’extreme, en particulier dans les communautes de fauches non frequemment. Ces changements de fonctionnement aeriens et souterrains peuvent s’expliquer en partie par des modifications de la composition botanique. De plus, en reponse aux perturbations climatiques, la mortalite racinaire a ete interrompue. Ces resultats inattendus ont donc entraine une augmentation de la duree de vie des racines et suggerent un effet negatif sur le turnover racinaire et les cycles biogeochimiques. Une experimentation complementaire a l’etude in situ a ete menee en conditions semicontrolees pour determiner les mecanismes intrinseques de la resistance a la secheresse de la prairie permanente. Des traits morphologiques et physiologiques, aeriens et souterrains, ont ete mesures sur des monocultures de sept populations prairiales en conditions optimales, puis en conditions de secheresse afin de caracteriser leurs strategies de survie. Les resultats ont mis en evidence le role du systeme racinaire dans la survie des plantes. (.)