Impact de la phénologie sur le fonctionnement des écosystèmes ...

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Impact de la phénologie sur le fonctionnement des écosystèmes ...

Impact de la phénologie sur le

fonctionnement des écosystèmes

forestiers

1. Introduction

2. Bilans de carbone et d’eau

3. Reproduction

4. Ecologie des communautés

5. Adaptation génétique

6. Conclusion

Journées du GDR2968 26-29 octobre 2011 Avignon

H. Davi


2. Impact de la phénologie sur le cycle du carbone

Richardson et al.,2010 (Phil. Trans. R. Soc. B)


2. Impact de la phénologie sur le cycle du carbone

Delpierre 2010


2. Impact de la phénologie sur le cycle du carbone

Sempervirents

Décidues

Delpierre 2010 & Delpierre et al., 2009 (GCB)


2. Impact de la phénologie sur le cycle du carbone

Utilisation du modèle CASTANEA pour déconvoluer l’effet température

Sempervirents

Décidues


2. Impact de la phénologie sur le cycle du carbone

Simulation avec CASTANEA 1970-2100

gC m -2 an -1 sur le FNC

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

-3

-4

-5

Bray

SO Pinus p.

Puéchabon

SE Quercus i.

Hesse

NE Fagus s.

Fontainebleau

N Quercus p.

Fontainebleau

N Fagus s.

Fontainebleau

N Pinus s.

effets intéractions

effet phénologie

effet CO2

autres effets climatiques

effet stress hydrique

Davi et al. 2006 (AFM)


2. Impact de la phénologie sur le cycle du carbone

Simulation CASTANEA sur Ventoux (hêtre-200-2005)

3412&5678/8.4&

gC/m2/an

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-./012&

mm

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9/.:85&

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2. Effet des gelées tardives

5

4,5

Ventoux 2000-2005 (seuil de-2°C)

Nombre de jours de gelées

4

3,5

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0

0 50 100 150 200 250 300

Somme des températures

"1500m" 1300m 1400m 1100m

Augmentation du risque de gelées tardives

Davi et al. 2008 (IUFRO Hoikkaido)


2. Effet des gelées tardives

On Prunus umbellata Ell. the young leaves, and

a very few of the flowers, showed signs of

frost,but the leaves revived and some time later

showed scarcely any signs of injury. (Rolfs 1896)

Augspurger 2011 (Plant Ecol.)

Dommages dépendent du stade

phénologique

Des conditions aérodynamiques…

I P I T Distance bord de la parcelle


2. Effet des gelées tardives

Polgar & Primack 2011 (New Phytol.)


2. Phénologie et croissance du bois

Beech phenology (FL leaf unfolding and LY leaf yellowing for 1960–2006 and

2006), and (+) or negative (-) effects of climatic factors in months of the current

and previous year on FL, LY and TRI (TRI tree-ring indices)

Cufar et al 2008 (TREES)


2. Phénologie et croissance du bois

Cailleret & Davi 2011 (TREES)

!


2. Phénologie & traits fonctionnels

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345+64(%*+,(-.%

78&""9%

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C-@5+'$D%

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Bontemps & Davi (non publié)


3. Phénologie de la reproduction

Impact phénologie de la

reproduction sur le fonctionnement

de l’écosystème

Relation végétatif - reproductif

• Décalage pollen / graines=> quantité

et qualité des graines

• Puits de carbone de la fonction

reproduction

• Lien avec les parasites et agents de

dispersion

Lechowicz 1995


3. Ecologie des communautés: Variation entre espèces

Vitasse et al., 2008 (AFM)


3. Ecologie des communautés: Variation entre espèces

12

10

T (°C) March-April

8

6

4

2

0

700 900 1100 1300 1500 1700

Altitude (m)

2006 North 2007 North

2006 South 2007 South

!

Davi et al. 2011 (AFM)


3. Ecologie des communautés: Phénologie - croissance

Vitasse et al., (in press)


3. Ecologie des communautés: Variation des traits fonctionnelles

Wang et al., 1992

Essences à pore diffus, plus faible conductivité hydraulique, moins de perte

de conductivité, débourrement plus précoce


3. Ecologie des communautés

Feuilles plus vulnérables à l’herbivorie pendant leur développement

Relation entre sensibilité herbivorie et taille des feuilles

Moles & Westoby 2000 (Oikos)


4. Adaptation génétique

HERITABILITE in SITU & FITNESS REALISEE

Aurore Bontemps 2010 (Ecologie 2010)


4. Adaptation génétique

E. TEISSIER DU CROS & B. THIEBAUT 1988


4. Adaptation génétique

The growing season for 14 provenances of beech.

Nielsen & Jørgensen 2003


4. Adaptation génétique

The phenological characters

affected by genotype and soil

water content

Nielsen & Jørgensen 2003


4. Adaptation génétique

Thèse de Y. Vitasse


4. Adaptation génétique

Thèse de Y. Vitasse (2009)


4. Adaptation génétique

Chuine et al 2000 (J. Ecol.)


Couplage des modèles écophysiologiques et démogénétiques

Davi et al., submitted


Comment coupler les modèles écophysiologiques et

démogénétiques

Energie

Modèle

biophysique

Flux

Cycle

H 2

O

Sol

Cycle C

feuilles

Tronc

Racines

Traits fonctionnels

Reproduction

Dispersion

Germination

Modèle de

dynamique

forestière

Croissance

Mortalité

dispersion

efficace

Taux de croissance

Modèle de

génétique

lection

Dérive

Flux de gènes

Composition

génétique de la

population

CASTANEA

Relation paramètre biophysique - gènes


Comment coupler les modèles écophysiologiques et

démogénétiques

Cas détude : Adaptation locale du Hêtre sur sur le Mont Ventoux

600 m

Modélisation de ladaptation locale

Cas dune colonisation le long dun gradient

altitudinal

Analyse de la réponse adaptative de deux

traits fonctionnels:

ü Efficience Utilisation de lEau => réponse à

la sécheresse limitante à basse altitude

ü Date de débourrement => réponse aux

gelées tardives limitantes à haute altitude

900 m

1400

Tsum en G4 178 182 177 177 170 192

Gfac en G4 9.0 10.5 10.3 10.6 10.0 10.2


Conclusion: Phénologie et fonctionnement intégré de larbre

Fonctionnements des écosystèmes

Bilan hydrique et carboné

Ecologie fonctionnelle

Processus phénologiques

• Dormance

• Débourrement

• floraison

• Croissance

• Chute des feuilles

Stratégies spécifiques

Interactions biotiques

Ecologie des communautés

Fitness des individus

lection naturelle

Ecologie évolutive

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