Existe-t-il une réponse générale de la biodiversité à une augmentation du CO2 et de l’azote à toutes les échelles spatiales ? |

Ethan E. Butler, Peter B. Reich, Neha Mohanbabu et Forest Isbell de l’Université du Minnesota, États-Unis, Zhong Wang de l’Université de Wuhan en Chine et Xiujuan Qiao du Jardin botanique de Wuhan, Académie chinoise des sciences, discutent de leur article : CO élevé₂ et l’azote enrichi diminue proportionnellement la richesse en espèces le plus à petite échelle spatiale dans une expérience de prairie

Les changements globaux ont un impact négatif sur la biodiversité, mais agissent-ils de la même manière à différentes échelles spatiales ? Dans la négative, existe-t-il certaines échelles qui sont plus sujettes à la perte de biodiversité que d’autres ? Ces questions ont rarement été posées dans le contexte des études sur le changement global, probablement en raison de l’énorme quantité de travail nécessaire pour obtenir des données aussi hautement résolues spatialement dans les prairies. Au cours de l’été 2019, Zhong Wang a étudié un sous-ensemble de parcelles dans BioCON (Biodiversité × CO₂ × Expérience sur l’azote) à Cedar Creek, MN, États-Unis, en posant un treillis tous les 4 m² tracer et enregistrer la présence et la couverture des espèces dans chaque cellule de 10 x 10 cm. Cette technique nous a permis d’évaluer la diversité sur trois ordres de grandeur (quatre, avec quelques analyses mathématiques supplémentaires), ce que nous avons considéré comme extrêmement nouveau par rapport à l’écrasante majorité des études sur la diversité qui ne considèrent qu’une seule échelle spatiale. De plus, il a évalué cette gamme d’échelles spatiales sur quatre traitements : un contrôle, une augmentation de l’azote (N), une augmentation du CO₂et les deux ont augmenté N et CO₂avec chaque espèce et sa couverture étudiée de manière exhaustive au plus fort de l’été. L’effort pour collecter ces observations a été énorme, et la persévérance et les efforts du professeur Wang ont été l’effort révolutionnaire qui a rendu le reste de l’analyse possible. Lorsqu’il a présenté les données au séminaire de recherche en écologie forestière du Département des ressources forestières de l’Université du Minnesota, nous (Ethan Butler et Peter Reich) avons soupçonné qu’il y avait une opportunité de faire pression pour obtenir un résultat plus général reliant les traitements à une gamme d’échelles spatiales.

Notre objectif initial était de voir si les changements dans la richesse en espèces qui avaient été observés au cours de nombreuses études à des échelles spatiales modestes au sein de l’expérience pouvaient être généralisés pour une application large en appliquant la méthode classique. relation espèce-superficie (SAR). Le plus grand espoir était que nous puissions trouver une relation suffisamment solide dans le « microcosme » d’une expérience sur les prairies pour qu’elle puisse être étendue à d’autres systèmes plus vastes, tels que les forêts. Cependant, nous avons eu un résultat inattendu après la première application du SAR à ces données. Alors que la suppression de la richesse spécifique par les traitements s’est produite à l’échelle des interactions locales, les effets proportionnels du traitement – ​​en particulier pour l’azote – sont apparus assez atténués aux plus grandes échelles spatiales. Les effets du traitement étaient différents à différentes échelles !

Lorsque nous avons évalué d’autres mesures de diversité, qui pesaient progressivement davantage sur l’influence des espèces communes, l’effet des traitements était beaucoup plus uniforme dans l’espace. Les traitements ont supprimé la diversité moyenne des communautés à toutes les échelles spatiales, mais ils ont eu moins d’effet sur l’apparence des espèces rares, ce qui était plus évident aux plus grandes échelles spatiales. Il semble probable que le mésocosme de l’expérience ait influencé l’apparition d’espèces rares à l’échelle de la parcelle. Cela est logique compte tenu de la construction de BioCON – le CO₂ le traitement est uniforme au sein d’un anneau, mais le traitement N varie au sein du CO₂ anneaux, donc une parcelle N ambiante peut être juste à côté (à moins de 10 centimètres) d’une parcelle N élevée. D’autres travaux réalisés à Cedar Creek ont ​​montré que de nombreuses espèces vivant dans BioCON ont une aire de dispersion provoquée par le vent d’environ 1 m, ce qui laisse suffisamment de place aux espèces rares dans les parcelles les plus diverses pour recoloniser une zone limitée lorsqu’une brèche est ouverte, soit par dispersion provoquée par le vent, soit à partir du lit de semence existant. Cette homogénéisation à des échelles spatiales plus grandes a été renforcée par une analyse qui a regroupé toutes les espèces comptées dans chaque traitement et a révélé que les traitements avaient en réalité une plus grande richesse que le contrôle.

L’affaiblissement inattendu de l’augmentation de N et de CO₂ doit être compris dans le contexte de l’expérience et c’est pourquoi, malheureusement, nous n’avons pas trouvé de résultat aussi général que nous l’espérions initialement. Cependant, nous trouvons encourageant que nos résultats suggèrent que, même si ces perturbations environnementales diminuent la richesse en espèces (à la fois indépendamment et de manière additive), il existe un certain espoir que si des espèces rares peuvent survivre dans des refuges, elles pourront recoloniser leurs anciens habitats, même dans des conditions modifiées.