La récupération après une perturbation est lente dans l’espace et dans le temps ; ces modèles peuvent-ils nous dire comment mieux restaurer activement les écosystèmes ?
Les perturbations humaines peuvent avoir un impact négatif sur les espèces, la biodiversité et les écosystèmes. Avec suffisamment de temps, les écosystèmes se rétabliront-ils d’eux-mêmes ? Et comment récupèrent-ils ?
Il est bien connu que le rétablissement des écosystèmes peut être lent et que le rétablissement peut être incomplet. Cependant, notre capacité à détecter le rétablissement dépend de notre capacité à surveiller les changements sur de longues périodes, et nos inférences dépendent de l’échelle spatiale à laquelle nous mesurons les systèmes en rétablissement. Ces inférences peuvent nous dire comment les systèmes se rétablissent sous différents angles, et peut-être nous donner une meilleure idée de la complexité de l’ensemble.
La réserve scientifique de l’écosystème de Cedar Creek, juste au nord de Minneapolis, Minnesota et une partie de l’Université du Minnesota, est probablement l’une des stations de terrain les plus connues au monde. La recherche à Cedar Creek a joué un rôle central dans le développement de l’écologie moderne, depuis certains des premiers travaux sur les réseaux trophiques et les écosystèmes de Ray Lindeman jusqu’à l’établissement et le développement de recherches de pointe sur le rôle de la biodiversité dans le fonctionnement des écosystèmes. qui reste à la pointe du domaine aujourd’hui. À la fin des années 1970, la station de terrain de Cedar Creek est devenue l’un des premiers sites des sites naissants de recherche écologique à long terme (LTER) des États-Unis, leur permettant de collecter, de conserver et de rendre ouvertement disponible un ensemble inestimable de ressources de données. L’infrastructure LTER a permis aux chercheurs de Cedar Creek de surveiller la récupération des sites de prairie après l’arrêt de l’agriculture, ainsi que les savanes voisines qui n’avaient jamais été labourées pour l’agriculture comme sites de référence. Prises ensemble, les données de ces champs en récupération forment maintenant une chronoséquence de 80 ans de récupération.
Notre travail dans cet article s’appuie sur Isbel et al. 2019qui s’est concentré principalement sur la façon dont la richesse des espèces à petite échelle (c’est-à-dire dans 0,3 m2 parcelles) et la productivité a récupéré (ou plus exactement n’a pas récupéré) au cours d’un siècle de récupération depuis l’abandon de l’agriculture. Nous nous sommes demandé si ces résultats étaient transposés à des échelles spatiales plus grandes – où la rareté des espèces, l’hétérogénéité de l’habitat et d’autres processus régionaux jouaient également un rôle dans la détermination des modèles de diversité des espèces. Pour ce faire, nous devions utiliser un ensemble différent de parcelles d’échantillonnage de Cedar Creek qui contenait plus d’échantillons, ce qui nous permettait d’étudier le rétablissement de ces communautés à différentes échelles, dans de nombreux champs différents. A petite échelle (0,5 m2 parcelles), parfois appelée alpha-diversité, nos schémas reflétaient ceux trouvés dans Isbell et al. ; les parcelles locales ont récupéré quelque part entre 70 et 75 % de celles trouvées dans les sites de référence jamais labourés après 80 à 100 ans. Cela montre des modèles cohérents à travers les parcelles, les champs et les expériences entre notre étude et Isbell et al. Cependant, en examinant les schémas de rétablissement à des échelles spatiales plus grandes, nous pourrions déterminer si ces schémas de rétablissement étaient principalement dus à l’évolution de l’abondance relative des espèces, ou à la limitation de la dispersion ou à d’autres facteurs qui empêchent certaines espèces de recoloniser les sites.
L’ancien champ le plus ancien en haut à gauche et l’un des vestiges de savanes en bas à droite. Crédit : Réserve scientifique de l’écosystème de Cedar Creek
Trois enseignements généraux peuvent être tirés des résultats de notre étude. Tout d’abord, un peu à notre surprise, nous avons constaté qu’à l’échelle régionale plus large, parfois appelée diversité gamma, la richesse en espèces s’est également rétablie à environ 75 % après 80 ans. En outre, la diversité bêta, qui indique des différences de composition entre les sites (mesurées ici comme (gamma/alpha) a également récupéré environ 90 % des sites de référence. Cela signifie que la composition des communautés locales doit également changer au fil du temps. Pour enquêter cela, nous avons adopté une approche de liste de contrôle ; nous avons comparé la liste de contrôle des espèces présentes dans chaque champ en rétablissement à la liste de contrôle de toutes les espèces présentes dans tous les sites de référence (jamais labourés). Deuxièmement, nous avons appris que les anciens champs étaient colonisés par des espèces qui n’ont pas été observées dans les sites de référence jamais labourés au cours des premières années de rétablissement, mais finalement des espèces plus caractéristiques des sites de référence jamais labourés ont été recolonisées.Enfin, nous avons appris que les graminées introduites dominent les communautés en rétablissement à des niveaux jamais vus dans les champs jamais labourés. Bien que nos résultats puissent être spécifiques aux sites que nous avons étudiés, et différents schémas de récupération aux échelles alpha, bêta et gamma dans d’autres systèmes, notre approche globale e Examiner comment les perturbations affectent le rétablissement à différentes échelles spatiales peut être une approche informative pour comprendre l’écologie du changement.
Alors, pouvons-nous apprendre à mieux restaurer activement les écosystèmes qui se remettent d’une perturbation en comprenant ces modèles dépendant de l’échelle et en comprenant la récupération sous différents angles ? Par exemple, devrions-nous ensemencer des espèces spécifiques qui manquent dans le pool d’espèces en rétablissement, et devrions-nous envisager d’ensemencer des espèces de manière spatialement explicite (par exemple, ensemencer des espèces de manière inégale) ? Pouvons-nous augmenter ce succès d’ensemencement ou accélérer la récupération en intervenant à des moments précis de la trajectoire de récupération ? Pouvons-nous augmenter le succès de la récupération naturelle ou le succès de l’ensemencement grâce à un contrôle périodique des graminées introduites? Nous étudions actuellement ces questions à l’aide d’une base de données étendue et croissante synthétisant les données de systèmes activement restaurés. Vous pouvez nous contacter si vous avez des données qui, selon vous, pourraient être appropriées pour poser ces questions. Restez à l’écoute.
Emma Ladouceur & Jonathan M. Chase Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv), Allemagne
10/02/2023
La récupération après une perturbation est lente dans l’espace et dans le temps ; ces modèles peuvent-ils nous dire comment mieux restaurer activement les écosystèmes ?
Emma Ladouceur et Jonathan M. Chase discutent de leur récent article : La récupération de la composition de la communauté végétale après une restauration passive à différentes échelles spatiales. En savoir plus sur ce qu’il faut pour que les écosystèmes se remettent des perturbations et si la restauration passive est suffisante.
Les perturbations humaines peuvent avoir un impact négatif sur les espèces, la biodiversité et les écosystèmes. Avec suffisamment de temps, les écosystèmes se rétabliront-ils d’eux-mêmes ? Et comment récupèrent-ils ?
Il est bien connu que le rétablissement des écosystèmes peut être lent et que le rétablissement peut être incomplet. Cependant, notre capacité à détecter le rétablissement dépend de notre capacité à surveiller les changements sur de longues périodes, et nos inférences dépendent de l’échelle spatiale à laquelle nous mesurons les systèmes en rétablissement. Ces inférences peuvent nous dire comment les systèmes se rétablissent sous différents angles, et peut-être nous donner une meilleure idée de la complexité de l’ensemble.
La réserve scientifique de l’écosystème de Cedar Creek, juste au nord de Minneapolis, Minnesota et une partie de l’Université du Minnesota, est probablement l’une des stations de terrain les plus connues au monde. La recherche à Cedar Creek a joué un rôle central dans le développement de l’écologie moderne, depuis certains des premiers travaux sur les réseaux trophiques et les écosystèmes de Ray Lindeman jusqu’à l’établissement et le développement de recherches de pointe sur le rôle de la biodiversité dans le fonctionnement des écosystèmes. qui reste à la pointe du domaine aujourd’hui. À la fin des années 1970, la station de terrain de Cedar Creek est devenue l’un des premiers sites des sites naissants de recherche écologique à long terme (LTER) des États-Unis, leur permettant de collecter, de conserver et de rendre ouvertement disponible un ensemble inestimable de ressources de données. L’infrastructure LTER a permis aux chercheurs de Cedar Creek de surveiller la récupération des sites de prairie après l’arrêt de l’agriculture, ainsi que les savanes voisines qui n’avaient jamais été labourées pour l’agriculture comme sites de référence. Prises ensemble, les données de ces champs en récupération forment maintenant une chronoséquence de 80 ans de récupération.
Notre travail dans cet article s’appuie sur Isbel et al. 2019qui s’est concentré principalement sur la façon dont la richesse des espèces à petite échelle (c’est-à-dire dans 0,3 m2 parcelles) et la productivité a récupéré (ou plus exactement n’a pas récupéré) au cours d’un siècle de récupération depuis l’abandon de l’agriculture. Nous nous sommes demandé si ces résultats étaient transposés à des échelles spatiales plus grandes – où la rareté des espèces, l’hétérogénéité de l’habitat et d’autres processus régionaux jouaient également un rôle dans la détermination des modèles de diversité des espèces. Pour ce faire, nous devions utiliser un ensemble différent de parcelles d’échantillonnage de Cedar Creek qui contenait plus d’échantillons, ce qui nous permettait d’étudier le rétablissement de ces communautés à différentes échelles, dans de nombreux champs différents. A petite échelle (0,5 m2 parcelles), parfois appelée alpha-diversité, nos schémas reflétaient ceux trouvés dans Isbell et al. ; les parcelles locales ont récupéré quelque part entre 70 et 75 % de celles trouvées dans les sites de référence jamais labourés après 80 à 100 ans. Cela montre des modèles cohérents à travers les parcelles, les champs et les expériences entre notre étude et Isbell et al. Cependant, en examinant les schémas de rétablissement à des échelles spatiales plus grandes, nous pourrions déterminer si ces schémas de rétablissement étaient principalement dus à l’évolution de l’abondance relative des espèces, ou à la limitation de la dispersion ou à d’autres facteurs qui empêchent certaines espèces de recoloniser les sites.
Trois enseignements généraux peuvent être tirés des résultats de notre étude. Tout d’abord, un peu à notre surprise, nous avons constaté qu’à l’échelle régionale plus large, parfois appelée diversité gamma, la richesse en espèces s’est également rétablie à environ 75 % après 80 ans. En outre, la diversité bêta, qui indique des différences de composition entre les sites (mesurées ici comme (gamma/alpha) a également récupéré environ 90 % des sites de référence. Cela signifie que la composition des communautés locales doit également changer au fil du temps. Pour enquêter cela, nous avons adopté une approche de liste de contrôle ; nous avons comparé la liste de contrôle des espèces présentes dans chaque champ en rétablissement à la liste de contrôle de toutes les espèces présentes dans tous les sites de référence (jamais labourés). Deuxièmement, nous avons appris que les anciens champs étaient colonisés par des espèces qui n’ont pas été observées dans les sites de référence jamais labourés au cours des premières années de rétablissement, mais finalement des espèces plus caractéristiques des sites de référence jamais labourés ont été recolonisées.Enfin, nous avons appris que les graminées introduites dominent les communautés en rétablissement à des niveaux jamais vus dans les champs jamais labourés. Bien que nos résultats puissent être spécifiques aux sites que nous avons étudiés, et différents schémas de récupération aux échelles alpha, bêta et gamma dans d’autres systèmes, notre approche globale e Examiner comment les perturbations affectent le rétablissement à différentes échelles spatiales peut être une approche informative pour comprendre l’écologie du changement.
Alors, pouvons-nous apprendre à mieux restaurer activement les écosystèmes qui se remettent d’une perturbation en comprenant ces modèles dépendant de l’échelle et en comprenant la récupération sous différents angles ? Par exemple, devrions-nous ensemencer des espèces spécifiques qui manquent dans le pool d’espèces en rétablissement, et devrions-nous envisager d’ensemencer des espèces de manière spatialement explicite (par exemple, ensemencer des espèces de manière inégale) ? Pouvons-nous augmenter ce succès d’ensemencement ou accélérer la récupération en intervenant à des moments précis de la trajectoire de récupération ? Pouvons-nous augmenter le succès de la récupération naturelle ou le succès de l’ensemencement grâce à un contrôle périodique des graminées introduites? Nous étudions actuellement ces questions à l’aide d’une base de données étendue et croissante synthétisant les données de systèmes activement restaurés. Vous pouvez nous contacter si vous avez des données qui, selon vous, pourraient être appropriées pour poser ces questions. Restez à l’écoute.
Emma Ladouceur & Jonathan M. Chase Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité (iDiv), Allemagne
Lire l’intégralité de l’article en ligne : La récupération de la composition de la communauté végétale après une restauration passive à différentes échelles spatiales.
Vous pouvez également lire le communiqué de presse de ce journal ici.
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