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National audience; Etat de santé des forêts alluviales, des individus au peuplement de l'écophysiologie à la télédétection

Prod 2019-158bSPEGESTADINRA; The consideration of biodiversity and its roles in the functioning and sustainability of agroecosystems isa paradigm shift. What progress has been made in understanding these roles and in setting upagricultural systems based on biodiversity? Methodological advances in molecular biology and artificialintelligence have made it possible to reveal hidden biodiversity, particularly of soils, and to reconstitutenetworks of biotic interactions. Functional ecology concepts renew the understanding of howagroecosystem plant communities work and the choice and selection of service plants or genotypes tobe grown in a mixture. With the rise of the concept of ecosystem services, which helps to finalize theroles of biodiversity, work is emerging, which is still too rare, linking biodiversity, functions and services,sometimes on a large scale (EFESE-EA study). Principles for managing planned biodiversity at multiplespatial and temporal scales for the provision of multiple services have been clarified and tested ininnovative system models or experiments. The design and evaluation of biodiversity-based agroecological systems requires increased research and cooperation between stakeholders; Résumé en français : La considération de la biodiversité et de ses rôles dans le fonctionnement et la durabilité des agroécosystèmes correspond à un changement de paradigme. Quelles sont les avancées dans la compréhension de ces rôles et dans la mise en place de systèmes agricoles basés sur la biodiversité ? Des progrès méthodologiques en biologie moléculaire et intelligence artificielle ont permis de révéler la biodiversité cachée, des sols en particulier, et de reconstituer des réseaux d’interactions biotiques. Les concepts d’écologie fonctionnelle renouvellent la compréhension du fonctionnement des communautés de plantes des agroécosystèmes et le choix et la sélection de plantes de service ou de génotypes à cultiver en mélange. Avec la montée en puissance du concept de service écosystémique qui aide à finaliser les rôles de la biodiversité, on voit apparaître des travaux, encore trop rares, reliant biodiversité, fonctions et services, parfois à grande échelle (étude EFESE-EA). Des principes de pilotage de la biodiversité planifiée à plusieurs échelles d’espace et de temps pour la fourniture de services multiples ont été explicités et mis à l’épreuve dans des modèles ou des expérimentations système innovantes. La conception et l’évaluation de systèmes agroécologiques basés sur la biodiversité requiert d’amplifier les recherches et la coopération entre acteurs. Résumé en anglais : The consideration of biodiversity and its roles in the functioning and sustainability of agroecosystems is a paradigm shift. What progress has been made in understanding these roles and in setting up agricultural systems based on biodiversity? Methodological advances in molecular biology and artificial intelligence have made it possible to reveal hidden biodiversity, particularly of soils, and to reconstitute networks of biotic interactions. Functional ecology concepts renew the understanding of how agroecosystem plant communities work and the choice and selection of service plants or genotypes to be grown in a mixture. With the rise of the concept of ecosystem services, which helps to finalize the roles of biodiversity, work is emerging, which is still too rare, linking biodiversity, functions and services, sometimes on a large scale (EFESE-EA study). Principles for managing planned biodiversity at multiple spatial and temporal scales for the provision of multiple services have been clarified and tested in innovative system models or experiments. The design and evaluation of biodiversity-based agro- ecological systems requires increased research and cooperation between stakeholders.

Interoperability and discovery of AnaEE distributed resources through semantic annotations. Ontology & Semantic Web for Research. LifeWatch-ITA & EUDAT Workshop

One of the remarkable characteristics of the New Caledonian flora is the presence of numerousangiosperm lineages recognized as the earliest divergences of the flowering plants, due to their phylogeneticpositions. Within these lineages, some species are likely to bear ancestral morpho-anatomical features.Therefore, under a comparative perspective, the study of these species can provide compelling information forunderstanding the early evolutionary stages of angiosperms. The first part of this thesis aims to study thestructural and functional characteristics of representative groups of basal angiosperms. The study of Amborellatrichopoda, sister species to the remaining flowering plants, shows a covariation of functional traits (stem-leaf)and a morphological plasticity in response to changes in the light environment. This suggests that these plasticresponses were already present in the common ancestor of angiosperms. In parallel, the study of the anatomicalevolution of Piperales, the most diversified basal angiosperm order, suggests that their common ancestor had anactive cambium. These results support the hypothesis that early angiosperms had a woody habit and thatsympodial growth may have been acquired early during angiosperms evolution.Basal angiosperms are among the over-represented angiosperm lineages of New Caledonia. However,the mechanisms underlying this disharmony remain unexplored. A second component of this thesis analyzes theenvironmental distribution of New Caledonian basal angiosperms to know their habitat preferences and theirenvironmental requirements. Further, we assess the influence of their drought tolerance on their environmentaldistribution. We show that most species have a preference for rain forest habitats with small variations intemperature. Drought-induced hydraulic vulnerability stands as a major trait that restricts the distribution of thesespecies to humid habitats. These stable conditions seem to have persisted in refugial areas in the archipelagoduring the last glacial maximum, allowing the persistence of basal angiosperm species. Therefore, a past climaticstability could explain the over-representation of some groups of forest species that may have disappeared inneighboring regions. The distribution of basal angiosperms in New Caledonia, as well as their droughtsensitivity, support the hypothesis suggesting that early angiosperms lived in humid and stable environments.; L’une des remarquables originalités de la flore néo-calédonienne repose sur la présence de nombreuseslignées correspondant aux premières divergences des plantes à fleurs, compte tenu de leurs positionsphylogénétiques. Au sein de ces lignées, certaines espèces sont susceptibles de porter des traits morphoanatomiquesancestraux. Par conséquent, dans un contexte comparatif, l'étude de ces espèces peut fournir desinformations cruciales pour comprendre les premières étapes évolutives des angiospermes. Un premier volet decette thèse vise à étudier des caractéristiques structurelles et fonctionnelles des groupes représentatifsd’angiospermes basales. L'étude d'Amborella trichopoda, espèce sœur de toutes les angiospermes, nous a montréune covariation des traits fonctionnels (tige-feuille) et une plasticité morphologique en réponse à des variationsde l'environnement lumineux. Cela suggère que ces réponses plastiques étaient déjà présentes chez l'ancêtrecommun de toutes les plantes à fleurs. En parallèle, l’étude de l'évolution anatomique des Piperales, ordre le plusriche parmi les angiospermes basales, suggère que leur ancêtre commun aurait possédé un cambium actif. Cesrésultats supportent que les premières angiospermes avaient une forme de vie ligneuse et une probable structuresympodiale.Les angiospermes basales comptent parmi les lignées d'angiospermes surreprésentées en Nouvelle-Calédonie. Cependant, les mécanismes à l’origine de cette dysharmonie demeurent inexplorés. Un deuxièmevolet de cette thèse analyse la répartition environnementale des angiospermes basales de l'archipel afin deconnaitre leurs préférences en termes d’habitats, ainsi que leurs exigences environnementales. Cette distributionenvironnementale a également été analysée au regard de leur résistance à la sécheresse. Nous montrons que laplupart des espèces présentent une préférence marquée pour des habitats de forêt humide avec des faiblesvariations en température. La vulnérabilité hydraulique face à la sécheresse apparaît comme un trait majeur quiconfine la distribution de ces espèces dans des habitats humides. Ces conditions auraient persisté dans des zonesrefuges dans l'archipel lors de la dernière période glaciaire, permettant ainsi le maintien de certaines lignéesd’angiospermes basales. Une stabilité climatique passée pourrait donc être à l'origine de la surreprésentation decertains groupes d'espèces forestières qui ont disparu dans les régions voisines. La distribution des angiospermesbasales néo-calédoniennes, ainsi que leur sensibilité à la sécheresse, supportent l'hypothèse suggérant que lespremières angiospermes habitaient des milieux humides et stables.

EAGESTADCT1; Importance de la variabilité fonctionnelle intraspécifique des adventices en réponse aux pratiques culturales et aux conditions climatiques. Ecologie des Communautés Végétales (ECOVEG 12)

International audience; AbstractGrassland covers about one quarter of the Earth’s land area and is currently estimated to contribute to the livelihoods of over 800 million people. Grassland provides ecosystem goods and services, mainly through the provisioning of milk and meat. Therefore, the proper use of grasslands will be essential for feeding the nine billion people that will inhabit planet Earth by 2050. In the context of a changing climate, we should better understand the interactions of environment, management and grass crop at individual, community and ecosystem levels. Functional ecology focuses on the roles and functions that species play in the community or ecosystem in which they occur. Functional ecology thus aims to understand how plant species adapt to environmental conditions and how management can alter this adaptation. Here, we review the latest advances in plant functional traits research and on species strategies to the main environmental factors occurring in grassland ecosystems: nutrient availability, grazing, cutting and shading. Functional ecology also provides a framework to better understand how species strategies interact with the species composition at the community level. Therefore, the literature on community assembling theories in relation to ecosystem processes most relevant to grassland management and services is also reviewed. Finally, future research questions and some new orientations for grassland experts are offered in order to meet the challenge of maintaining productivity and preservation of these semi-natural environments in the face of global change.

Benthic microbial communities are actively involved in organic matter recycling and fact biogeochemical functioning of lake ecosystems. These communities comprise many phyla but their functional diversity is still incompletely known. This study is focused on the benthic microbial communities involved in the methane cycle in lacsutrine suystems. We aimed understanding the structural and abundance changes of functional genes related to the vertical distribution (redox gradient in sediment), the horizontal variability (coastal vs. pelagic benthic zone) and seasonal dynamics related to mixing of the water column (re-oxygenation of benthic interface). The composition of methanotrophic and methanogenic communities was characterized by sequencing analyses.For this study, sedimentary cores were sampled along a transect from coastal to pelagic zone, at different times during an annual cycle. In addition, each sediment core was analyzed in its verticality from the water-sediment interface to 20 cm depth. Microbial communities involved in the cycle of methane (methanogenesis and methanotrophy) were targeted by 2 functional genes (mcrA and pmoA). Furthermore, phylogenetic markers were used to characterize the total bacterial and archaeal communities. These communities are studied in terms of structure (genotyping), diversity (sequencing) and abundance (qPCR, DNA) of their functional genes.The results of the study showed that, on a spatial scale, a low heterogeneity was detected for a given sampling station in terms of structure of microbial communities (total and functional), however, a high variability was detected both at an horizontal scale along a transect (costal vs. pelagic zone), due to contrasted environmental conditions, and at a vertical scale (upper to deeper layers in the core) under the effect of redox conditions. The bacterial community being the most affected in the verticality, with structural changes among all strata studied. In the same study, a comparative analysis of the structure (for all of the communities), between pooled samples and individual samples, demonstrated that the analysis of individual samples provided a greater number of OTU for the majority of microbial communities.Moreover the study of the temporal dynamic of methanogen and methanotroph communities revealed changes in the structure and abundance, mainly at the water - sediment interface, according to the oxygenation levels that varied through time. The analysis of diversity showed a dominance of Methanomicrobiales (Methanoregula mainly) for methanogens, but Methanosarcinales (Methanosarcina) and Methanobacteriales (Methanobacterium) were also identified. The methanotrophs' community was dominated by Methylobacter on deeper stations and by Methylococcus in coastal station. Type II methanotrophs (Methylosinus and Methylocystis) were also identified.This work highlights the importance of taking into account both the spatial variability (horizontal and vertical) and the temporal variability of methanogen and methanotroph communities. Changes on their structures and abundances are significant parameters for understanding the processes involved in the methane cycle.; Les communautés microbiennes benthiques participent activement au recyclage de la matière organique et de fait au fonctionnement biogéochimique des écosystèmes lacustres. Ces communautés comportent de nombreux phyla mais leur diversité fonctionnelle est encore incomplètement connue. Ce travail vise à appréhender les modifications de structure et d'abondance des gènes fonctionnels en lien avec la distribution spatiale verticale (liée au gradient d'oxydoréduction), la variabilité spatiale horizontale (zone côtière vs pélagique) et la dynamique saisonnière liée au brassage de la colonne d'eau (ré-oxygénation des interfaces benthiques), de même que l'identification de la diversité des méthanotrophes et des méthanogènes.Pour cette étude, des carottes sédimentaires ont été prélevées sur un transect zone côtière – zone pélagique, à différentes dates au cours d'un cycle annuel. Chaque carotte sédimentaire a été analysée dans la verticalité entre l'interface eau-sédiment et 20 cm. Les communautés microbiennes participant au cycle du méthane ont été ciblées par 2 gènes de fonction et étudiées en termes de structure, de diversité et d'abondance; par ailleurs, des marqueurs phylogénétiques ont été utilisés pour caractériser les communautés bactériennes et archéennes totales.Les résultats de l'étude spatiale montrent que, si à l'échelle locale (station d'échantillonnage) une relative homogénéité des communautés microbiennes (totales et fonctionnelles) est observée, des variabilités fortes sont détectées d'une part à l'échelle des transects horizontaux en lien avec des changements de conditions environnementales et d'autre part dans la verticalité des sédiments sous l'effet des conditions d'oxydoréduction. La communauté bactérienne étant la plus affectée dans la verticalité, avec des changements de structure entre toutes les strates étudiées. Dans cette même étude, une analyse comparative de la structure des communautés (totales et fonctionelles) a démontré que l'analyse d'échantillons individuels permettait d'obtenir un plus grand nombre d'OTU que l'analyse des mêmes échantillons regroupés en pools.Les résultats de l'étude de la dynamique temporelle des communautés méthanogènes et méthanotrophes révèlent des changements de structure et abondance, principalement à l'interface eau - sédiment en lien avec la dynamique d'oxygénation du lac. Quant à l'analyse de la diversité, elle montre une dominance des Methanomicrobiales (Methanoregula principalement) pour les méthanogènes, mais les Methanosarcinales (Methanosarcina) et les Methanobacteriales (Methanobacterium) ont également été identifiés. Pour les méthanotrophes, la diversité est dominée par Methylobacter en zone profonde et par Methylococcus en zone côtière, les méthanotrophes de Type II (Methylosinus et Methylocystis) ont aussi été identifiés.L'ensemble de ces travaux souligne l'importance de prendre en compte, à la fois la variabilité spatiale (horizontale et verticale) et la variabilité temporelle, des communautés méthanogènes et méthanotrophes lors de l'étude de ces communautés. Les changements quant à leurs structures et leurs abondances sont des paramètres non négligeables pour comprendre les processus impliqués dans le cycle du méthane.

National audience

N° d’ordre : 2368 Diplôme : Dr. Ing.; Les prairies naturelles représentent en France une part importante de la surface agricole totale. Ces écosystèmes herbacés multifonctionnels et plurispécifiques, à dominante de graminées, sont maintenus en équilibre dynamique par les pratiques des agriculteurs (fertilisation, utilisation par la fauche et/ou le pâturage). Les pratiques modifient les communautés végétales et génèrent ainsi une diversité interparcellaire permettant de remplir des fonctions agricoles différentes. Ces fonctions sont associés à des caractéristiques agronomiques (production, qualité de l'herbe), rassemblées sous le terme "valeur d'usage". La diversité spécifique intraparcellaire importante, couplée à la diversité interparcellaire, complexifie la caractérisation des prairies naturelles. De ce fait, les relations entre pratiques et fonctionnement du couvert végétal sont difficiles à établir. Cette difficulté se retrouve au niveau des outils de diagnostic utilisés par les professionnels du conseil agricole. Dans une optique de construction de nouveaux outils, la question de la caractérisation de la végétation prairiale est donc centrale. Ce travail se propose de tester, dans un contexte agricole, la pertinence d'une approche d'écologie fonctionnelle permettant de rendre compte du fonctionnement de la végétation via les traits biologiques des plantes. Cette pertinence est évaluée par rapport à deux principaux objectifs. Il s'agit, d'une part, d'améliorer la compréhension du fonctionnement écologique et agronomique de l'écosystème prairial en lien avec les principaux facteurs agissant sur sa dynamique (disponibilité des ressources minérales et utilisation de l'herbe). D'autre part, il s'agit de savoir si cette approche permet d'identifier des indicateurs répondant à différents critères (spécificité, sensibilité, robustesse et facilité d'utilisation); ces indicateurs devant servir de base pour définir des pistes pour la construction d'outils simples, informatifs et généralisables. Les résultats de ce travail reposent sur 2 années d'expérimentation menées sur un dispositif de 18 parcelles agricoles (Pyrénées Ariégeoises). Ce dispositif in situ est représentatif des pratiques agricoles de la zone. Les parcelles se répartissent suivant deux gradients écologiques: la fertilité (N et P) et l'utilisation (mode et régime). Les mesures de traits relatifs à la partie aérienne des plantes ont permis de rendre compte des principaux mécanismes de réponse de la végétation à ces deux facteurs, notamment de l'importance relative du gradient de fertilité sur la structuration des communautés. Quel que soit le mode d'utilisation, les situations les plus fertiles présentent une certaine homogénéité (composition fonctionnelle et spécifique, croissance), en lien avec la forte compétition pour la lumière. Le mode d'utilisation semble jouer un rôle plus important lorsque la fertilité est faible. Les diversités spécifique et fonctionnelle varient conjointement et augmentent nettement depuis les parcelles fertiles vers les pacages peu fertiles. Les traits végétatifs, en particulier la hauteur et la teneur en matière sèche des feuilles (LDMC), se révèlent être des traits pertinents de réponse aux pratiques et d'effet sur la valeur d'usage. Ces traits rendent compte de l'importance du trade-off capture-conservation des ressources, impliqué à la fois dans la réponse à la fertilité et à l'utilisation. Cette convergence de réponse, en lien avec le couplage partiel des gradients étudiés, explique en partie pourquoi il est difficile de dissocier les effets respectifs des 2 facteurs. La phénologie apparaît comme un indicateur spécifique de l'utilisation et de la dynamique de croissance. Les proportions relatives des types de graminées, établis sur la base de la LDMC en conditions non limitantes, permettent de classer efficacement les parcelles en fonction de leurs caractéristiques agronomiques mesurées in situ. Elles rendent ainsi compte des variations de digestibilité des limbes ou de composition de la biomasse (rapport feuille/tige)au moment du pic de production. Les indices de nutrition minérale constituent un meilleur indicateur de la qualité de biomasse produite au pic du taux de croissance du couvert. Ces deux modes de caractérisation de la végétation, simples et robustes, permettent d'organiser l'ordre dans lequel les parcelles pourront être exploitées, en respectant leur caractéristiques. Un travail d'enquête, réalisé en parallèle de ces expérimentations pour connaître les pratiques des utilisateurs d'outils de diagnostic et leurs attentes éventuelles, montre que la contrainte de temps est un facteur essentiel à considérer. Les outils doivent donc être simples et rapides à mettre en oeuvre. En outre, cette enquête confirme le manque d'outils permettant de faire le lien entre pratiques et valeur d'usage. La caractérisation fonctionnelle de la végétation permet de répondre à ces attentes, facilitant la lecture de la végétation tout en apportant des informations sur son fonctionnement. Des voies de simplification de cette approche sont testées et discutées. Des tests doivent être étendus à d'autres contextes afin de confirmer la généricité de la méthode proposée.