Linking fluvial biogeomorphology to evolutionary ecology: a focus on riparian pioneer trees
Relier la biogéomorphologie fluviale à l’écologie évolutive : un focus sur les arbres riverains pionniers
Résumé
Within rivers, riparian trees such as poplars or willows respond to the flood regime, but they also control
hydrogeomorphological processes and fluvial landform dynamics. It is now recognized that feedbacks between riparian trees and hydrogeomorphological processes occur during their life, leading to the emergence of biogeomorphological units such as vegetated islands, river banks and floodplain surfaces. Based on our empirical observations and on a synthesis of the most recent findings in geomorphology, plant ecology and evolutionary ecology, we describe the four steps of co-construction between riparian trees and fluvial landforms. We describe the tight bi-directional coupling between the biological and geomorphological components as a “biogeomorphological life cycle” where the biological development of the plant requires a sequence of biotically driven geomorphological changes of the river channels. We point out that riparian trees which grow in dense stands enhance their capacity to protect each other from mechanical constraints related to water flow and sediment transport, to trap fine sediment, organic matter and nutrients and thus to survive, exploit resources, and reach sexual maturity between exceptional, high magnitude floods, i.e. facilitate each other. We suggest that direct positive interactions (cooperation and altruism) between plants could enhance the ecological process of niche construction.
Dans les cours d’eau, les arbres riverains tels que les peupliers ou les saules répondent au régime de crues, mais ils contrôlent également les processus hydrogéomorphologiques et la dynamique des formes fluviales. Il est maintenant reconnu que des rétroactions entre les arbres riverains et les processus hydrogéomorphologiques se produisent au cours de leur vie. Ces rétroactions conduisent à l’émergence d’unités biogéomorphologiques telles que des îles fluviales, des berges et des niveaux de plaine alluviale végétalisée. À partir de nos observations empiriques et d’une synthèse des découvertes les plus récentes en géomorphologie, écologie végétale et écologie évolutive, nous présentons les quatre étapes de la co-construction entre les forêts riveraines et les formes fluviales. Nous décrivons le couplage bidirectionnel étroit entre les composantes biologiques et géomorphologiques comme un « cycle de vie biogéomorphologique » au cours duquel le développement biologique de la plante nécessite une série de changements géomorphologiques des lits fluviaux sous contrôle biotique. Nous soulignons que les arbres riverains qui se développent dans des peuplements denses se protègent les uns les autres des contraintes mécaniques liées à l’écoulement et au transport sédimentaire. Ensemble, ils piègent également plus efficacement les sédiments fins, la matière organique et les nutriments. Ainsi, ils renforcent leur capacité à survivre, à exploiter les ressources et à atteindre la maturité sexuelle entre des crues exceptionnelles de forte magnitude, ce qui correspond à une interaction de facilitation. Nous suggérons que des interactions positives directes (coopération et altruisme) entre les plantes pourraient renforcer le processus écologique de construction de niche.
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