Spatial heterogeneity of species and traits in subalpine grassland communities in the context of pastoral use decline
Hétérogénéité spatiale des composantes spécifiques et fonctionnelles des communautés prairiales subalpines dans un contexte de déprise pastorale
Résumé
Spatial heterogeneity is now widely recognized as a key component for diversity and functioning of grazed plant communities but is still often neglected for the analysis of the impact of different pastoral uses. Subalpine grassland communities are species-rich habitats of high conservative, economic and cultural values. In large regions of the Alps, these grasslands have experienced a decrease in pastoral use and even abandonment, in the last decades. The investigation of the spatial response of these communities to these changes in pastoral use can be a key issue to better predict ecological and agronomical consequences of such changes. The main objective of this study is to identify the spatial organization of species and traits of subalpine grassland communities in contrasted situations of pastoral use: traditional grazing and abandonment (~20 years), to understand grazing-induced mechanisms influencing this spatial organisation and to explore the potential consequences of the spatial organization of species and traits on the pastoral value of these grasslands. This work reveals that grazing cessation leads to strong modifications of the spatial organization of both species and aerial functional traits. The spatial variability of these components are systematically increased at different spatial scales following grazing abandonment which revealed a coarser grain of spatial heterogeneity in relation to a lower species and trait local coexistence and to a stronger functional convergence than under the fine-scale diversifying action of traditional grazing. Besides, despite we also observed a response in terms of spatial patterns, this one is not systematic which indicates the absence of strongly structuring action of grazing that especially acts on variability. An in situ experiment indeed showed that spatial pattern creation in response to selective defoliation is limited in these relatively low productive grassland communities. In addition, we also evidenced that pastoral values (forage quality) exhibited poor spatial heterogeneity in these grasslands in relation to the fine grained spatial variability of species and plant traits in grazed areas. These results suggest the expression of a low selective grazing promoted by sheep herds grazing and low productivity of subalpine communities and the predominance of the abiotic filter in the determination of spatial assemblages of species and traits. Pronounced spatial patterns in response to grazing may be expected in more productive environments where competitive interactions between species are more intense and species regrowth promoted. Therefore, the consideration of the spatial variability in addition to the mean response of community components appeared to be essential in the analysis of subalpine grassland community dynamics in response to land use changes. One of the strong perspective following this work is to analyse the association between spatial responses of vegetation components and those of belowground components (root traits, microbial diversity...).
L'hétérogénéité spatiale est aujourd'hui reconnue comme un facteur primordial pour la diversité et le fonctionnement des écosystèmes prairiaux pâturés, mais reste souvent négligée dans l'analyse des impacts de différents modes d'utilisation pastorale. Les communautés prairiales subalpines sont des milieux hautement diversifiés, au coeur d'enjeux écologiques, socio-économiques et culturels. Elles sont soumises actuellement à des changements d'usage, notamment l'extensification, qui peut parfois aller jusqu'à l'abandon. Comprendre la réponse spatiale de ces communautés à ces changements d'utilisation des terres peut constituer unenjeu important pour mieux prédire les conséquences en termes de valeurs écologiques et agronomiques.L'objectif général de ce travail est d'identifier les mécanismes de réponse de l'organisation spatiale des composantes spécifiques et fonctionnelles de trois communautés prairiales subalpines en réponse à des situations contrastées d'usage : pâturage traditionnel et abandon sur le moyen terme (20 ans). Les conséquences potentielles de modifications d'organisation spatiale du couvert sur les valeurs d'usage de ces milieux sont ensuite explorées. Ce travail révèle que l'arrêt du pâturage conduit à de profondes modifications de l'organisation spatiale à la fois des espèces et de traits fonctionnels aériens. La variabilité spatiale de ces composantes est augmentée dès des échelles très fines (100 cm²) en situation d'abandon et ce jusque des échelles plus larges ce qui révèle un grain plus grossier de l'hétérogénéité spatiale des communautés. Ceci est relié à une action positive du pâturage sur la coexistence des espèces et des valeurs de traits dès les échelles fines, limitant la convergence fonctionnelle observée dans ces communautés et ainsi favorisant un grain très fin d'hétérogénéité. D'autre part, nous observons que les patrons spatiaux des espèces peuvent être renforcés en situation d'abandon, suggérant une plus grande extension spatiale des espèces, mais cette réponse est faible, ce qui indique l'absence d'une action structurante forte du pâturage qui agit donc surtout sur la variabilité. Une expérimentation in situ a permis de montrer que seuls des patrons spatiaux de défoliation assez marqués et entrainant la création de contrastes abiotiques forts entre zones perturbées et non perturbées pouvaient entrainer une modification des patrons spatiaux des espèces. La formation de patrons spatiaux marqués semble donc limitée dans ces prairies relativement peu productives. Ces résultats suggèrent ainsi l'expression d'un pâturage peu sélectif exprimé par les troupeaux ovins, et la prépondérance du filtre abiotique dans les assemblages, sur ces milieux faiblement productifs. La formation de patchs très contrastés et très structurés spatialement est plus probable dans des milieux très productifs où la compétition est plus intense et dans lesquels le pâturage pourrait cette fois conduire à plus d'hétérogénéité. Les différents modèles d'organisation spatiale que nous avons observés sont susceptibles d'influencer l'expression dans l'espace des composantes de la valeur d'usage fourragère de ces prairies. Notamment, en situation pâturée, les assemblages plus diversifiés dès des échelles fines permettent de capter très rapidement la valeur d'usage fourragère moyenne de la prairie. La prise en compte de la variabilité autour de la réponse moyenne des communautés se révèle donc un élément essentiel pour analyser l'évolution des prairies subalpines en réponse au changement d'usages pastoraux. Une des perspectives fortes suite à ce travail est l'analyse de la synergie entre la réponse de l'hétérogénéité spatiale du couvert et celle du compartiment souterrain (traits racinaires, mycorhization, diversité microbienne).
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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