Impact des perturbations sur les communautés végétales des écosystèmes prairiaux de moyenne montagne

par Corentin Nicod

Thèse de doctorat en Biologie des populations et écologie

Sous la direction de François Gillet.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Environnements, Santé , en partenariat avec Chrono-Environnement (laboratoire) .


  • Résumé

    En Europe, les prairies semi-naturelles de moyenne montagne sont principalement des écosystèmes ayant évolués au cours de plusieurs décennies d'activité humaine. Ces écosystèmes présentent une biodiversité remarquable et dépendent de régimes traditionnels de perturbations par la fauche ou le pâturage. Cependant, dans l'objectif d'augmenter leur production de fourrage, les prairies semi-naturelles sont soumises à des régimes de perturbations de plus en plus importants ainsi qu'à de nouveaux types de perturbations. Ce travail de thèse propose d'apporter de nouveaux éléments pour suivre et comprendre l'impact des perturbations sur la diversité des communautés végétales des prairies semi-naturelles. Dans un premier temps, la comparaison de relevés de végétation anciens (2005 à 2009) avec des relevés récents (2019) a été réalisée dans des prairies de fauche de moyenne montagne. Cette comparaison a permis de mettre en évidence des évolutions contrastées de la diversité végétale et des régimes de perturbations entre deux massifs. Dans le massif des Vosges, la diversité végétale ainsi que les régimes de perturbations ne semblent pas avoir évolué. A l'inverse, dans le massif du Jura, la diversité végétale a fortement diminué, probablement en association avec une augmentation de la fréquence des régimes de perturbations et de la fertilisation. Dans un second temps, l'impact de perturbations de forte intensité sur la diversité végétale a été évalué. Dans les prairies de fauche, les perturbations par les pullulations de campagnols terrestres semblent permettre une augmentation de la richesse spécifique par la réduction de la compétition pour la lumière. A l'inverse, ces perturbations semblent favoriser des espèces proches phylogénétiquement et entraîner une diminution de l'équitabilité phylogénétique. Dans les pelouses sèches, les perturbations par l'utilisation de broyeurs de pierres ne semblent pas impacter la diversité végétale. En revanche, la composition en espèces des milieux perturbés évolue vers des végétations de prairies productives suite à la perte des espèces typiques des pelouses. Dans un troisième temps, l'utilisation d'espèces diagnostiques comme indicateurs des régimes de perturbations et de la diversité végétale dans les prairies pâturées du massif du Jura a été testée. Le nombre d'espèces diagnostiques dans un relevé de végétation s'est révélé être un bon indicateur de la diversité végétale et des régimes de fertilisation. Cependant, les espèces diagnostiques ne semblent pas être de meilleurs indicateurs que des espèces généralistes des prairies pour évaluer l'intensité des régimes de perturbations. Nos résultats confirment que les changements de pratiques agricoles sont une menace majeure pour la diversité végétale des prairies semi-naturelles de moyenne montagne, en particulier dans le massif du Jura. Nos travaux mettent également en avant que l'augmentation de la fréquence des régimes de perturbations est susceptible d'avoir davantage d'effets négatifs sur la diversité végétale que des perturbations de forte intensité mais peu fréquentes. Néanmoins, certaines perturbations de forte intensité, comme l'utilisation de broyeurs de pierres, peuvent entraîner des modifications très importantes et irréversibles de la composition en espèces des milieux perturbés. Dans l'objectif de concilier enjeux sociétaux et environnementaux, il convient de maintenir des parcelles productives ou les régimes de perturbations par la fauche ou le pâturage sont fréquents, ce qui permet d'assurer une production fourragère importante. Cependant, Il est également nécessaire de limiter la fréquence et l'intensité des perturbations dans des parcelles encore peu intensifiées afin de protéger leur composition en espèces ainsi que leur diversité végétale.

  • Titre traduit

    Impact of disturbances on plant communities in mountain grassland ecosystems


  • Résumé

    In Europe, semi-natural grasslands are an essential component of the landscape and harbor a high biodiversity. They are mainly used for forage production or cattle grazing. Their high biodiversity results from centuries of traditional, extensive management. Nevertheless, to increase biomass production, agriculture undergo significant transformation towards more intensive disturbance regimes as well as new disturbance types. The aim of this work is to study the impact of these new disturbances on the plant community diversity of semi-natural grasslands. First, we assessed the recent changes (since 10 to 15 years) in plant community diversity and composition of traditionally managed hay meadows in two mountain ranges, the Vosges Mountains and the French Jura Mountains. Our results showed that old and recent plant communities were overall not different in the Vosges Mountains. At the opposite, plant communities underwent a significant decrease in taxonomic, functional and phylogenetic diversity in the French Jura Mountains. This observed biodiversity loss was probably due to increased disturbance regimes and fertilization. Secondly, we assessed the impact of disturbances of high intensity on plant community diversity. In hay meadow, our results support that disturbances by water voles allow species richness to increase through reduction of light competition. At the opposite, such disturbances might select for disturbance tolerance traits that are phylogenetically conserved, consequently decreasing phylogenetic evenness. In dry calcareous grasslands, disturbances by stone crushing did not impact plant community diversity. However, these disturbances seem to have long-lasting impacts on the plant community composition through the loss of typical species of dry calcareous grasslands. Thirdly, we investigated the use of diagnostic species as indicators of disturbance regimes and plant community diversity in pastures. The number of diagnostic species in a grassland plot revealed to be a good indicator of plant diversity and fertilization intensity. However, in comparison to randomly slected species, diagnostic species were not better indicator to assess disturbance intensity. Our results confirm that changes in agricultural practices are a major threat to plant community diversity in semi-natural grasslands, especially in the French Jura mountains. Our work also highlights that increasing the frequency of disturbances regimes is likely to have more detrimental effects than high intensity but unfrequent disturbances. Nevertheless, high intensity disturbances such as stone crushing can result in major and irreversible changes in plant community composition. To consider both societal and environmental issues, it is important to have productive parcels where disturbance regimes by mowing or grazing are frequent. However, it is necessary to limit fertilization and disturbances (frequency and intensity) in the extensively managed grasslands to protect their high diversity.