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Thèse


Variation de l'intensité de la facilitation avec la salinité et l'aridité dans les dépressions salines continentales de Tunisie

Soutenue
le 14-12-2020

Par
Ghassen CHAIEB

Directeur(s) de thèse
Richard Michalet / Chedly Abdelly (CBBC Tunisie)

Membres du jury
Estelle Forey, HDR, Université de Rouen-Normandie, Rapporteur
Abdelmajid Krouma, Professeur, Faculté sci Sidi bouzid (Tunisie), Rapporteur
Blaise Touzard, Professeur, Université de Bordeaux, Examinateur
Zoubeir Bejaoui, Professeur, Université de Carthage (Tunisie), Examinateur
Richard Michalet, Professeur des universités, Université de Bordeaux, Directeur
Chedly Abdelly, Professeur des universités, CBBC Tunisie, Co-Directeur
Fabien Anthelme, Directeur de recherches, IRD Montpelier, Invité

Résumé
L'objectif de ce travail de thèse est de clarifier le débat de la littérature d'écologie des communautés sur les variations d'interactions plante-plante le long de gradients de stress hydrique. Nous nous sommes focalisés sur l'importance du type de stress (ressources vs. non-ressources) et la méthode utilisée (observationnelle vs. expérimentale) pour quantifier les interactions biotiques. Les dépressions salines continentales (Sebkhas) de Tunisie se caractérisant par l'existence d'un gradient marqué de salinité dans des contextes climatiques contrastés est un excellent système modèle pour clarifier ce débat notamment en séparant les effets de la salinité de ceux du stress hydrique.
Dans une première étape, nous avons effectué une étude observationnelle à l'échelle de la zone aride tunisienne afin d'identifier les conséquences des interactions possibles existant entre la topographie et le climat et déterminant les variations de stress salin et hydrique et donc la structure, la composition des communautés végétales et le fonctionnement des écosystèmes. Nous avons mis en place un dispositif de terrain croisant un traitement de position topographique (avec quatre habitats) et un traitement de stress hydrique (avec deux situations climatiques, le climat faiblement aride et le climat fortement aride) avec quatre répétitions à l'échelle régionale. Nous avons également effectué deux expérimentations, une première sur l’effet des voisins par la méthode observationnelle avec transplantation de trois espèces dominantes dans l'ensemble des traitements et une sur l'effet de la méthode (observationnelle vs. expérimentale) avec transplantation de trois Poaceae dans les deux habitats les moins salés.
L'étude observationnelle a clairement montré que la salinité est le facteur direct majeur déterminant la composition, la diversité et la structure des communautés, ainsi que la productivité des écosystèmes et leur fertilité. L'aridité a des effets moindres plus subtiles et son effet ne peut être comparé spatialement que dans l'habitat le moins salé entre les zones très et faiblement arides.
La première étude expérimentale a montré que le stress salin (facteur direct non de ressource) entrainait un collapse de la facilitation et que ce collapse s'accentuait avec l'aridité croissante, aussi bien temporellement que spatialement. Nous n'avons pas trouvé de retour de la compétition en situation d'aridité extrême comme le prédit la littérature. Ceci est sans doute due à la stratégie faiblement compétitrice des Chaméphytes dominants les habitats les plus salés. La seconde étude expérimentale a montré qu'avant la saison sèche estivale les interactions de court-terme mesurées par la méthode expérimentale (removal method) sont négatives alors que les interactions de long-terme, mesurées par combinaison des méthodes observationnelle et expérimentale sont positives, confirmant nos hypothèses et la littérature. Cependant, après la saison sèche estivale les interactions de court-terme deviennent positives, alors que les interactions de long-terme collapsent par disparition de l’effet tampon du sol végétalisé sur l'humidité.
Ces résultats sont cruciaux car ils montrent que dans ce système aride et à important stress salin le collapse de la facilitation est le processus majeur expliquant la structure, la diversité et le fonctionnement des écosystèmes et ce aussi bien le long des gradients de salinité que lorsque que le stress hydrique augmente. D'autre part la combinaison des méthodes observationnelle et expérimentale nous a permis de démontrer que l'augmentation de la facilitation prédite par le SGH lors d'une augmentation modérée de stress hydrique n'est qu'une réponse des plantes à l'effet négatif croissant de l'environnement abiotique, contrairement à l'augmentation de la compétition dans les environnements non stressés et celui de la facilitation des environnements très à moyennement stressés, qui sont des processus d'origine biotique.

Mots-clé
climat méditerranéen aride, écosystèmes salins, interactions biotiques, collapse de la facilitation, stress hydrique

Mémoire en ligne
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03153406
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