Traits fonctionnels et diversité fonctionnelle

Écologie & évolution · Bachelor 3

Traits des plantes, spectre économique foliaire et indices de diversité fonctionnelle.

Introduction

L'écologie fonctionnelle décrit les organismes non par leur identité taxonomique mais par leurs traits fonctionnels, c'est-à-dire des caractéristiques morphologiques, physiologiques ou phénologiques mesurables à l'échelle de l'individu qui influencent sa performance (croissance, reproduction, survie). On distingue les traits de réponse, qui déterminent comment une espèce réagit à l'environnement, et les traits d'effet, qui déterminent son impact sur le fonctionnement de l'écosystème.

Chez les plantes, la surface foliaire spécifique (SLA, en m²/kg), la teneur en matière sèche des feuilles (LDMC), la densité du bois, la hauteur maximale et la masse des graines sont des traits « mous » standardisés (Cornelissen et al. 2003 ; Pérez-Harguindeguy et al. 2013). Le spectre économique foliaire (Wright et al. 2004) montre que ces traits sont corrélés le long d'un axe allant des espèces à stratégie d'acquisition rapide des ressources aux espèces à stratégie de conservation.

Dans les Alpes et le Jura, les gradients altitudinaux fournissent un terrain idéal pour étudier la filtration environnementale : à haute altitude, seuls les traits tolérant le froid et la brièveté de la saison de végétation subsistent. Ce deck présente les traits, leurs spectres et les indices de diversité fonctionnelle utilisés dans les travaux de l'Université de Lausanne, de l'Université de Fribourg ou du WSL.

Objectifs d'apprentissage

Définir un trait fonctionnel et distinguer traits de réponse et d'effet
Décrire le spectre économique foliaire
Calculer et interpréter les principaux indices de diversité fonctionnelle
Expliquer la filtration environnementale et la similarité limite

Concepts clés

Trait fonctionnel: Caractéristique mesurable d'un individu qui affecte indirectement sa valeur sélective par ses effets sur la croissance, la reproduction et la survie (Violle et al. 2007).
Spectre économique foliaire: Axe de covariation entre SLA, teneur en azote, taux photosynthétique élevés et longévité foliaire faible, opposant stratégie acquisitive et stratégie conservative.
Indices de diversité fonctionnelle: FRic (richesse), FEve (régularité), FDiv (divergence), FDis et Rao's Q décrivent la distribution des espèces dans l'espace des traits.
Filtration environnementale et assemblage: Le filtre abiotique restreint la gamme des traits (convergence) ; la compétition peut au contraire imposer une dispersion des traits (similarité limite).

Conclusion

Les traits fonctionnels offrent un langage commun, comparable entre régions et taxons, pour relier la diversité biologique au fonctionnement des écosystèmes. Leur mesure standardisée et les indices de diversité fonctionnelle permettent de tester des hypothèses sur l'assemblage des communautés, la redondance et la résilience, y compris dans les contextes alpins suisses.

Cartes

Qu'est-ce qu'un trait fonctionnel selon Violle et al. (2007) ?: Un trait morphologique, physiologique ou phénologique mesurable à l'échelle de l'individu, sans référence à l'environnement ou à d'autres niveaux d'organisation, qui influence sa valeur sélective.
Que mesure la surface foliaire spécifique (SLA) ?: Le rapport entre la surface d'une feuille et sa masse sèche (m²/kg). Elle est élevée chez les espèces à acquisition rapide des ressources.
Quelle est la différence entre trait de réponse et trait d'effet ?: Un trait de réponse détermine la réaction d'une espèce à un facteur environnemental ; un trait d'effet détermine l'influence de l'espèce sur un processus d'écosystème.
Que décrit le spectre économique foliaire (Wright et al. 2004) ?: Une covariation globale entre SLA, concentration en N et P, taux de photosynthèse et respiration (élevés) et durée de vie foliaire (courte), de l'acquisition rapide à la conservation des ressources.
Que mesure l'indice FRic ?: Le volume de l'espace fonctionnel occupé par la communauté (enveloppe convexe des espèces dans l'espace des traits).
Que mesure l'indice FEve ?: La régularité de la répartition des abondances le long de l'arbre de longueur minimale reliant les espèces dans l'espace des traits.
Que signifie la filtration environnementale ?: Le processus par lequel les conditions abiotiques éliminent les espèces dont les traits ne sont pas adaptés, conduisant à une convergence des traits dans la communauté locale.
Qu'est-ce que la redondance fonctionnelle ?: La présence de plusieurs espèces possédant des traits (et donc des rôles) similaires dans l'écosystème, ce qui tamponne la perte d'une espèce.
Pourquoi utiliser la moyenne pondérée de la communauté (CWM) ?: Elle résume la valeur de trait dominante d'une communauté en pondérant chaque espèce par son abondance, ce qui correspond à l'hypothèse du ratio de masse de Grime.

Glossaire

SLA: Surface foliaire par unité de masse sèche, indicateur de la stratégie d'acquisition des ressources.
LDMC: Teneur en matière sèche des feuilles, rapport masse sèche/masse fraîche saturée.
Trait d'effet: Trait influençant un processus ou un service de l'écosystème.
Trait de réponse: Trait déterminant la réponse d'une espèce à une perturbation ou à un gradient.
Similarité limite: Limite de ressemblance au-delà de laquelle deux espèces ne peuvent coexister par compétition.
Hypothèse du ratio de masse: Les traits des espèces dominantes déterminent les propriétés de l'écosystème (Grime 1998).