Ecole Doctorale

Sciences de l'Environnement

Spécialité

Sciences de l'environnement: Ecologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Biodiversité du sol,Forêts,Réseaux trophiques,

Keywords

Soil biodiversity,Forest,Soil food webs,

Titre de thèse

La biodiversité du sol en forêts méditerranéennes : influence de la gestion forestière et des conditions climatiques
Soil biodiversity in Mediterranean forest: the influence of forest management and climatic conditions

Date

Mardi 11 Juin 2024 à 9:00

Adresse

Campus Etoile - Faculté de Saint-Jérôme -Amphi ponte 52 avenue Escadrille Normandie Niemen 13013 Marseille Amphi Ponte

Jury

Directeur de these Mme Virginie BALDY Aix-Marseille Université
Rapporteur Mme Amélie CANTAREL Université Claude Bernard Lyon 1
Rapporteur M. Michaël AUBERT Université de Rouen Normandie
CoDirecteur de these M. Mathieu SANTONJA Aix-Marseille Université
Examinateur Mme Apolline AUCLERC Université de Lorraine
Président Mme Catherine KELLER Aix-Marseille Université

Résumé de la thèse

Les sols font partie des habitats les plus divers sur Terre et hébergent des organismes jouant un rôle essentiel dans les processus comme la décomposition de la matière organique et le cycle du carbone. Malgré leur diversité et leur importance pour le fonctionnement des écosystèmes forestiers, les connaissances sur la réponse de la biodiversité du sol à différentes pratiques de gestion forestière en région méditerranéenne restent très restreintes. Pourtant, des modifications de l’activité, de l’abondance et des interactions entre organismes du sol pourraient avoir des effets en cascade importants sur l’efficacité de la décomposition des litières, le stockage de carbone et le recyclage des nutriments. De plus, la région méditerranéenne a été identifiée comme particulièrement sensible au changement climatique et donc intéressante pour en étudier les conséquences. Dans ce contexte, il est essentiel de prendre en compte la biodiversité du sol pour proposer des plans de gestion adaptatifs des forêts. Dans ce travail, l’influence de 3 types de gestion forestière sur les organismes du sol est évaluée : (i) l’éclaircie forestière, (ii) la gestion de la végétation de sous-bois et (iii) la mixité forestière. Une synthèse de la littérature (i.e. « review ») a pu mettre en évidence que différentes techniques d’éclaircie forestière et de méthodes d’échantillonnage de la faune du sol existent dans le monde, avec des effets positifs, neutres ou négatifs sur l’abondance des organismes du sol rapportés, et donc une absence de généralisation de la réponse de la faune à cette pratique de gestion. Dans une forêt de pin d’Alep, nous avons pu mettre en évidence que l’éclaircie forestière et la suppression de la végétation de sous-bois ne diminuent pas l’abondance de la faune du sol et les biomasses microbiennes par rapport à des parcelles forestières non gérées après 17 ans de mise en place. Toutefois, une forte éclaircie couplée à la suppression de la végétation de sous-bois diminue l’abondance de la macrofaune du sol et des nématodes par rapport à des parcelles où la végétation de sous-bois est maintenue. Ainsi, la strate arbustive joue un rôle clé dans la réponse des communautés d’organismes du sol à des traitements d’éclaircie forestière. La réponse des organismes du sol aux traitements forestiers a également été étudiée avant et après une sécheresse estivale in situ ou avec une augmentation de la température de l’air et une réduction de l’humidité du sol en conditions contrôlées. Les communautés d’organismes du sol sont généralement négativement impactées par une augmentation des températures et une diminution des teneurs en eau du sol, et la gestion forestière n’atténue pas ces effets négatifs. Enfin, dans un contexte de mixité forestière, un effet positif de l’augmentation des concentrations en nutriments contenues dans des mélanges de litières est observé sur l’abondance des collemboles et la biomasse bactérienne. L’ensemble de ces résultats montre l’importance des ressources, des caractéristiques de l’habitat et des conditions abiotiques ainsi que l’effet interactif de ces facteurs sur les organismes du sol. De plus, ces travaux mettent en évidence que les milieux les plus favorables au développement de nombreux organismes du sol pourraient aussi être les plus sensibles au changement climatique.

Thesis resume

Soils are among the most diverse habitats on Earth, harboring organisms that play an essential role in processes such as organic matter decomposition and carbon cycle. Despite their diversity and key importance to the functioning of forest ecosystems, the effects of forest management on soil biodiversity in the Mediterranean region remain largely unexplored. Yet, changes in the activity, abundance and interactions between soil organisms could have cascading effects on litter decomposition efficiency, carbon storage and nutrient cycling. In addition, the Mediterranean region has been identified as particularly sensitive to climate change and therefore is interesting for studying its consequences. In this context, it is fundamental to take soil biodiversity into account when proposing adaptive management plans for forest. This PhD project aims to investigate the influence of 3 forest management practices on soil organisms: (i) forest thinning, (ii) understory vegetation management and (iii) mixed forests. A literature review showed that different forest thinning strategies and sampling methods exist worldwide, with positive, neutral and negative effects on soil fauna abundance reported, and consequently no general trend of soil fauna response to this forest management practice. In an Aleppo pine forest, we showed that forest thinning and the removal of understory vegetation did not reduce soil fauna abundance and microbial biomass compared to unmanaged forest plots after 17 years of establishment. However, heavy thinning coupled with understory removal reduced the abundance of soil macrofauna and nematodes compared to plots where understory vegetation was maintained. Thus, the shrub layer plays a key role in the response of soil fauna communities to forest thinning treatment. The response of soil organisms to these forest treatments was also studied before and after the summer drought in situ or with an increase in air temperature and a decrease in soil moisture under controlled conditions. Soil organisms were generally negatively impacted by increasing temperatures and decreasing soil moisture content, with no buffering effect of forest management on these negative effects. Finally, in a mixed forest context, a positive effect of increasing nutrient concentration in litter mixture was observed on springtail abundance and bacterial biomass. Taken together, these results demonstrate the importance of resources, habitat structure and the interactive effect of these factors on soil organisms. Finally, these research works highlight that environments that support the development of numerous soil organisms may be also the most sensitive to the ongoing climate change.