Effets d'une concentration élevée en CO2 atmosphérique sur le cycle de l'azote dans les écosystèmes herbacés

par Romain Barnard

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Paul Leadley.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .


  • Résumé

    Les changements globaux sont en train de modifier le fonctionnement des écosystèmes à l'échelle planétaire. L'augmentation de la concentration en CO-2 atmosphérique fait partie de ces changements, et les prévisions de son évolution future sont proches d'un doublement du taux actuel d'ici un sièc1e. Nous avons étudié l'effet d'une teneur élevée en CO-2 atmosphérique sur les processus affectant les transformations de l'azote dans le sol, principalement à partir de sa forme ammonium. Nous avons en particulier cherché à mieux comprendre comment les activités enzymatiques de nitrification (NEA) et de dénitrification (DEA) sont affectées par un taux élevé de CO-2 atmosphérique et si leur réponse est généralisable. Une approche à différents pas de temps et à différents niveaux de complexité a été mise en place à travers plusieurs expériences: i) dans des mésocosmes de Holcus lanatus soumis à une teneur élevée en CO-2 à court terme, ii) dans des mésocosmes monospécifiques de Holcus lanatus et Festuca rubra enrichis en CO-2 à moyen terme, iii) dans quatre sites en Europe du programme MEGARICH d'enrichissement en CO2 in situ et à moyen terme, iv) dans la Jasper Ridge Global Change Experiment, dans laquelle la teneur élevée en CO-2 est combinée avec d'autres changements globaux, v) enfin, une revue de l'effet des changements globaux sur la nitrification et la dénitrification, basée sur une approche par méta-analyse, a été réalisée dans le but de déterminer s'il existe une généralisation possible de la réponse ces processus. Nos résultats suggèrent que la teneur en oxygène dans le sol est le facteur principal par lequel une teneur élevée en CO-2 atmosphérique peut affecter la NEA, non seulement par son effet sur la teneur en eau du sol, mais aussi par son impact sur la respiration hétérotrophe dans le sol. En revanche, la disponibilité en nitrate semble être un facteur majeur à travers lequel la DEA peut être modifiée sous fort CO-2. Dans les mésocosmes, le fort effet positif du CO-2 sur l'azote dans la biomasse microbienne n'a été mesuré qu'à court terme. La comparaison des résultats issus des expériences en mésocosmes et des sites MEGARICH suggère que l'effet d'une teneur élevée en CO-2 atmosphérique sur la quantité d'azote immobilisée dans la biomasse microbienne est relativement limité dans des systèmes qui ne sont pas en phase d'expansion.


  • Résumé

    Global changes are currently altering ecosystem functioning at the planetary scale. These changes include increased atmospheric CO-2 concentrations, and model scenarios project that atmospheric CO-2 concentrations should have nearly doubled at the end of this century. The effects of elevated CO-2 on the processes that affect nitrogen transformations in the soil were studied, mainly from its ammonium form. We focused on the mechanisms by which nitrifying enzyme activity (NEA) and denitrifying enzyme activity (DEA) are modified at elevated CO-2, and on whether the response of these processes can be generalised. An approach using different time scales and levels of complexity was used, through several experiments: i) in mesocosms of Holcus lanatus grown at elevated CO-2 for two months, ii) in mesocosms of Holcus lanatus and Festuca rubra grown as monocultures at elevated CO-2 for 15 months, iii) at four European sites of the MEGARlCH program, exposed in situ to elevated CO-2 for 20 to 48 months, iv) in the Jasper Ridge Global Change Experiment, in which elevated CO-2 is combined with other global changes, v) last, a meta-analytical approach was used in a review of the effects of global changes on nitrification and denitrification, in order to determine if the response of these processes may be generalised. The results of this work suggest that oxygen concentration in the soil is the primary factor by which elevated CO-2 may affect NEA, both through its effect on soil water content and on soil heterotrophic respiration. Soil nitrate availability appears to be the major factor through which DEA may be modified at elevated CO-2. In the mesocosms, a strong positive effect of elevated CO-2 on micobial biomass N was only measured in the short term. Comparison of results from the studies in mesocosms and at the MEGARICH sites suggests that elevated CO-2 has a relatively limited effect on microbial biomass N in systems that are not expanding.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : Pagination multiple
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.63-76 (1ère partie)

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)241

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 03 PA11 2241
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.