Relation biodiversité - fonctionnement des écosystèmes

Écologie & évolution · Master 1

Expériences BEF, effets de sélection et de complémentarité, assurance et stabilité.

Introduction

La question centrale de la recherche BEF est de savoir comment la perte de diversité affecte la productivité, les cycles de nutriments et la stabilité des écosystèmes. Depuis les expériences de Cedar Creek (Minnesota, Tilman) et du projet BIODEPTH en Europe, puis du Jena Experiment (Allemagne), on observe que la biomasse végétale augmente en moyenne avec la richesse spécifique, selon une relation saturante.

Deux mécanismes principaux sont distingués par la partition additive de Loreau et Hector (2001) : l'effet de sélection (probabilité accrue d'inclure une espèce très productive) et l'effet de complémentarité (partitionnement des niches et facilitation). Au fil du temps, l'effet de complémentarité tend à augmenter, comme le montrent les expériences de longue durée.

L'hypothèse d'assurance (Yachi et Loreau 1999) postule que la diversité stabilise le fonctionnement face aux fluctuations environnementales grâce à l'asynchronie des réponses des espèces. Ces résultats nourrissent les politiques de biodiversité, dont la Stratégie Biodiversité Suisse (2012) et le Plan d'action associé.

Objectifs d'apprentissage

Décrire les principales expériences BEF
Distinguer effet de sélection et de complémentarité
Expliquer l'hypothèse d'assurance et l'asynchronie
Évaluer la portée des résultats pour la gestion

Concepts clés

Relation richesse-productivité: En moyenne positive et saturante : les premières espèces perdues ont un effet moindre que la perte des dernières.
Partition additive: Le biais net de diversité se décompose en effet de sélection et effet de complémentarité (Loreau et Hector 2001).
Hypothèse d'assurance: Une communauté diverse maintient son fonctionnement car des espèces compensent d'autres dans des conditions variables.
Stabilité: Mesurée par le coefficient de variation temporel inversé ; elle s'accroît avec la richesse via l'asynchronie et l'effet de portefeuille.

Conclusion

Les travaux BEF ont fait de la biodiversité un déterminant du fonctionnement des écosystèmes, et non plus seulement un résultat. Leurs limites (échelle, assemblages aléatoires) invitent à des études en conditions naturelles.

Cartes

Que montre l'expérience de Cedar Creek ?: Que la productivité primaire et la résistance à la sécheresse augmentent avec la diversité des espèces de prairie.
Qu'est-ce que l'effet de sélection ?: Un effet dû à la probabilité plus élevée d'inclure dans un mélange diversifié une espèce dominante et très productive.
Qu'est-ce que l'effet de complémentarité ?: Un surcroît de rendement lié au partitionnement des niches (complémentarité) et aux interactions positives (facilitation).
Qui a proposé la partition additive du biais de diversité ?: Loreau et Hector (2001).
Qu'énonce l'hypothèse d'assurance ?: La diversité assure la stabilité du fonctionnement en environnement fluctuant grâce à des espèces dont les réponses diffèrent.
Qu'est-ce que l'asynchronie des espèces ?: La fluctuation non simultanée des abondances de différentes espèces, qui réduit la variabilité agrégée de la communauté.
Pourquoi la complémentarité augmente-t-elle avec le temps ?: Parce que les différences de niche et les rétroactions plante-sol (pathogènes, mutualistes) mettent des années à s'établir.
Que décrit l'effet de portefeuille ?: La réduction de la variance d'une somme de composantes fluctuantes lorsque leur nombre augmente et qu'elles ne sont pas parfaitement corrélées.
Quel est un biais des expériences BEF de prairie ?: Les communautés assemblées aléatoirement diffèrent des communautés naturelles où la perte d'espèces est non aléatoire.

Glossaire

Biodiversité fonctionnelle: Part de la diversité qui influence les processus de l'écosystème.
Surrendement transgressif: Rendement du mélange supérieur à celui de la meilleure monoculture.
Facilitation: Interaction positive où une espèce améliore les conditions d'une autre.
Résistance: Capacité à limiter le changement lors d'une perturbation.
Résilience: Vitesse de retour à l'état initial après une perturbation.
Effet portefeuille: Stabilisation statistique par addition de composantes peu corrélées.