Les arbres à croissance rapide et à longue durée de vie souffrent le plus de leur espèce |

Nohemi Huanca-NunezUniversité de Yale, discute de son article : Les stratégies démographiques intégrées sont plus fortement associées à la variation de la dépendance à la densité conspécifique qu’aux caractères uniques des semis d’arbres tropicaux., en anglais et en espagnol.

Une question de longue date en écologie végétale est de savoir comment tant d’espèces d’arbres peuvent coexister dans les forêts tropicales. Un élément clé de la réponse réside dans dépendance à la densité négative conspécifique (CNDD). Cela signifie que les semis sont plus susceptibles de mourir lorsqu’ils se trouvent à proximité d’autres individus de la même espèce que lorsqu’ils se trouvent à proximité d’espèces différentes.

On pense que le CNDD est provoqué par des ennemis spécialisés tels que des agents pathogènes ou des herbivores qui s’accumulent là où une espèce est localement commune. En réduisant la survie à proximité de ses congénères, le CNDD peut empêcher une espèce de devenir trop dominante et contribuer à maintenir une grande diversité. Mais si le CNDD est répandu dans toutes les forêts, il n’est pas aussi puissant pour toutes les espèces. Certaines espèces sont fortement affectées par leurs propres voisins, tandis que d’autres le sont à peine. Qu’est-ce qui explique cette variation selon les espèces ?

Des traits aux stratégies d’histoire de vie

Des études antérieures ont tenté de répondre à cette question en examinant les caractéristiques individuelles des plantes, telles que la densité du bois ou la résistance des feuilles. Ces caractères peuvent être importants, mais les plantes ne sont pas définies par des caractères uniques. Au lieu de cela, les espèces suivent des stratégies intégrées d’histoire de vie qui reflètent des compromis entre croissance, survie et reproduction.

Chez les arbres tropicaux, deux compromis sont particulièrement importants. Le compromis croissance-survie oppose les espèces à croissance rapide qui ont une mortalité élevée aux espèces à croissance lente qui ont une faible mortalité. Le deuxième compromis majeur est le compromis stature-recrutementcontrastant avec les espèces pionnières de grande taille et à longue durée de vie avec les espèces à durée de vie plus courte qui investissent massivement dans le recrutement. Nous voulions savoir si ces stratégies d’histoire de vie, en particulier le compromis stature-recrutement décrit plus récemment, pouvaient expliquer pourquoi certaines espèces connaissent une dépendance à la densité négative conspécifique plus forte que d’autres.

Dix-huit ans de données sur les semis

Nous avons analysé 18 années de données de survie des semis provenant de la parcelle de dynamique forestière de 50 ha sur l’île de Barro Colorado, au Panama. L’ensemble de données comprend près de 150 000 plants de 260 espèces d’arbres, surveillés chaque année dans des parcelles de 1 × 1 m réparties uniformément sur la parcelle de 50 ha.

Nous avons utilisé une approche analytique récemment développée qui améliore de nombreuses études antérieures. Cette méthode estime l’effet des voisins conspécifiques par rapport à la densité globale des semis environnants, tout en permettant aux effets de densité d’être non linéaires et en tenant compte des grandes différences de mortalité de base entre les espèces. Cela nous a donc permis de comparer les réponses des espèces à la densité conspécifique et de poser la question: Dans quelle mesure le risque de décès augmente-t-il avec l’ajout d’un seul voisin conspécifique ?

Les stratégies d’histoire de vie prédisent la force du CNDD

Nous avons constaté que le CNDD variait considérablement selon les espèces, mais que cette variation suivait des schémas clairs liés aux stratégies du cycle biologique. Les espèces à croissance rapide ont connu un CNDD plus fort que les espèces à croissance lente. Il y a une raison intuitive à cela : les cultivateurs rapides ont tendance à donner la priorité à l’acquisition rapide de ressources plutôt qu’à la défense, ce qui peut les rendre plus vulnérables aux ennemis spécifiques à l’hôte qui s’accumulent à proximité de leurs congénères.

Nous avons également constaté un effet important du compromis stature-recrutement. Les espèces pionnières de grande taille et à longue durée de vie présentaient un CNDD particulièrement fort au stade des semis, tandis que les espèces reproductrices à courte durée de vie étaient beaucoup moins sensibles aux voisins conspécifiques.. Ainsi, les espèces qui finissent par dominer la canopée semblent en payer le prix tôt dans leur vie lorsqu’elles se rapprochent des leurs.

Qu’en est-il des traits individuels ?

Lorsque nous avons testé des caractères fonctionnels individuels, seule la densité du bois a montré une relation avec le CNDD : les espèces avec une densité de bois plus faible ont connu une mortalité plus forte en fonction de la densité. D’autres caractères couramment mesurés, tels que la robustesse des feuilles ou la masse des graines, étaient de faibles prédicteurs. Cela ne veut pas dire que les traits sont sans importance. Cela suggère plutôt que Le CNDD reflète des stratégies démographiques coordonnées liées à des suites combinées de caractères, et non à des traits isolés mesurés dans les arbres adultes..

Pourquoi est-ce important ?

Nos résultats aident à relier les interactions locales des semis à des modèles plus larges de coexistence des espèces. Il est peu probable que les espèces très sensibles à la densité conspécifique dominent localement, même si elles fonctionnent bien lorsqu’elles sont rares. En revanche, les espèces moins affectées par le CNDD peuvent persister à des densités locales plus élevées. En montrant que le CNDD s’aligne sur les compromis du cycle de vie, notre étude met en évidence comment la dépendance à la densité et les stratégies démographiques fonctionnent ensemble pour maintenir la diversité dans les forêts tropicales.

Parcelles de semis sur l’île de Barro Colorado, Panama. Une parcelle de 1 × 1 m avec une ossature PVC (à gauche) et des plants étiquetés (à droite). Photo : Lisa Comita.

Conclusion

La dépendance conspécifique à la densité négative (CNDD) n’est pas seulement un processus de fond agissant de la même manière sur toutes les espèces. Elle est étroitement liée à la façon dont les espèces grandissent, survivent et recrutent tout au long de leur cycle de vie. En nous concentrant sur les stratégies d’histoire de vie plutôt que sur des traits uniques, nous pouvons mieux comprendre comment les interactions biotiques façonnent la diversité des forêts tropicales.

Les espèces d’arbres à croissance rapide et les pionniers à longue durée de vie souffrent le plus de leurs propres voisins

Nohemi Huanca-NunezUniversité de Yale, commente son article : Les stratégies démographiques intégrées sont plus fortement associées à la variation de la dépendance à la densité conspécifique qu’aux caractères uniques des semis d’arbres tropicaux.

Une question fondamentale en écologie végétale est de savoir comment tant d’espèces d’arbres peuvent coexister dans les forêts tropicales. Un élément clé de la réponse réside dans la dépendance spécifique à la densité négative, ou CNDD. Cela signifie que les semis sont plus susceptibles de mourir lorsqu’ils se trouvent à proximité d’individus de la même espèce que lorsqu’ils se trouvent à proximité d’individus d’autres espèces.

On pense que le CNDD est provoqué par des ennemis spécialisés, tels que des agents pathogènes ou des herbivores, qui s’accumulent là où une espèce est localement abondante. En réduisant la survie à proximité d’individus conspécifiques, le CNDD peut empêcher une seule espèce de devenir dominante et contribuer à maintenir une grande diversité. Cependant, bien que le CNDD soit courant dans les forêts, il n’a pas la même intensité chez toutes les espèces. Certains sont fortement influencés par leurs propres voisins, tandis que d’autres le sont peu. Qu’est-ce qui explique cette variation entre les espèces ?

Des traits aux stratégies d’histoire de vie

Des études antérieures ont tenté de répondre à cette question en examinant les caractéristiques individuelles des plantes, telles que la densité du bois ou la dureté des feuilles. Ces traits peuvent être importants, mais les plantes ne sont pas définies par un seul trait. Au lieu de cela, les espèces suivent des stratégies intégrées de cycle biologique qui reflètent des compromis entre croissance, survie et reproduction.

Chez les arbres tropicaux, deux compromis sont particulièrement importants. Le compromis croissance-survie oppose les espèces à croissance rapide et à mortalité élevée avec les espèces à croissance lente et à faible mortalité. Le deuxième est le compromis hauteur-recrutement, qui oppose les espèces pionnières de grande taille et à longue durée de vie aux espèces plus petites et à durée de vie courte qui investissent massivement dans le recrutement. Nous voulions savoir si ces stratégies d’histoire de vie, en particulier le compromis stature-recrutement décrit plus récemment, pouvaient expliquer pourquoi certaines espèces subissent un CNDD plus fort que d’autres.

Dix-huit ans de données sur les semis

Nous avons analysé 18 années de données de survie des semis provenant de la parcelle de dynamique forestière de 50 hectares sur l’île de Barro Colorado, au Panama. L’ensemble de données comprend près de 150 000 plants de 260 espèces d’arbres, surveillés chaque année dans des parcelles de 1 × 1 m réparties uniformément sur la parcelle de 50 hectares.

Nous utilisons une approche analytique récemment développée qui améliore de nombreuses études antérieures. Cette méthode estime l’effet des voisins conspécifiques par rapport à la densité totale des semis environnants, permet des effets non linéaires et tient compte des grandes différences de mortalité basale entre les espèces. De cette manière, nous avons pu comparer les réponses des espèces à la densité des congénères et nous demander : de combien le risque de décès augmente-t-il lorsqu’on ajoute un seul voisin de la même espèce ?

Les stratégies d’histoire de vie prédisent la force du CNDD

Nous avons constaté que le CNDD variait considérablement selon les espèces, mais que cette variation suivait des schémas clairs associés aux stratégies du cycle biologique. Les espèces à croissance rapide ont connu un CNDD plus fort que les espèces à croissance lente. Il y a une raison intuitive à cela : les espèces à croissance rapide ont tendance à donner la priorité à l’acquisition rapide de ressources plutôt qu’à la défense, ce qui peut les rendre plus vulnérables aux ennemis spécialisés qui se regroupent à proximité d’individus conspécifiques.

Nous avons également constaté un effet important du compromis taille-recrutement. Les espèces pionnières de grande taille et à longue durée de vie présentaient un CNDD particulièrement fort au stade plantule, tandis que les espèces reproductrices à courte durée de vie étaient beaucoup moins sensibles aux espèces voisines de la même espèce. Ainsi, les espèces qui finissent par dominer la canopée semblent payer un lourd tribut lorsqu’elles grandissent à proximité d’individus de leur propre espèce.

Qu’en est-il des traits fonctionnels individuels ?

Lorsque nous avons analysé les traits fonctionnels individuels, seule la densité du bois a montré une relation avec le CNDD : les espèces avec une densité de bois plus faible ont connu une mortalité plus élevée en fonction de la densité. D’autres caractères couramment mesurés, tels que la robustesse des feuilles ou la taille des graines, étaient de faibles prédicteurs. Cela ne veut pas dire que les traits ne sont pas importants. Cela suggère plutôt que le CNDD reflète des stratégies démographiques coordonnées liées à des ensembles de caractères combinés, et non à des caractères isolés mesurés chez les arbres adultes.

Pourquoi est-ce important ?

Nos résultats aident à relier les interactions locales entre les semis à des modèles plus larges de coexistence des espèces. Les espèces très sensibles à la densité conspécifique sont moins susceptibles de dominer localement, même si elles fonctionnent bien lorsqu’elles sont rares. En revanche, les espèces moins affectées par le CNDD peuvent persister à des densités locales plus élevées. En montrant que le CNDD s’aligne sur les compromis du cycle de vie, notre étude met en évidence comment les stratégies de dépendance à la densité et démographiques fonctionnent ensemble pour maintenir la diversité dans les forêts tropicales.

Parcelles de semis sur l’île de Barro Colorado, Panama. Une parcelle de 1 × 1 m avec ossature PVC (à gauche) et plants balisés (à droite). Photo : Lisa Comita.

Conclusion

La dépendance négative à la densité conspécifique n’est pas simplement un processus de fond qui agit uniformément d’une espèce à l’autre. Elle est étroitement liée à la manière dont les espèces grandissent, survivent et recrutent tout au long de leur cycle de vie. En nous concentrant sur les stratégies d’histoire de vie plutôt que sur les traits individuels, nous pouvons mieux comprendre comment les interactions biotiques façonnent la diversité des forêts tropicales.