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Présentation du projet BIFOMED

publié le , mis à jour le

Biogéographie fonctionnelle des plantes du bassin méditerranéen (BIFOMED)

Coordinateur :

Eric GARNIER (CEFE, Montpellier, France)

Membres du projet :

Frédéric MÉDAIL (IMBE, Aix en Provence, France)
John THOMPSON (CEFE, Montpellier, France)
Juli PAUSAS (CSIC, Valencia, Espagne)

Contexte et objectifs :

Les écosystèmes des cinq régions méditerranéennes du monde constituent des hot spots de diversité végétale avec un fort taux d’endémisme. Dans le bassin méditerranéen (BM), la plus vaste de ces cinq régions, les interactions complexes entre processus historiques et hétérogénéité des facteurs du milieu sont à l’origine de la grande richesse spécifique (environ 25 000 espèces végétales) et du nombre élevé (environ 12 000) d’espèces endémiques. Par ailleurs, les travaux du GIEC ont montré que le BM était l’une des zones de la planète les plus sensibles aux changements climatiques en cours. L’objectif principal du projet BIFOMED est de comprendre les effets potentiels de ces changements sur différentes composantes de la diversité végétale en combinant approches taxinomiques et fonctionnelles. Pour ce faire, nous nous basons sur l’analyse des relations existantes entre diversité (taxinomique et fonctionnelle) et facteurs du milieu à l’échelle biogéographique du BM. Comme substitut des changements climatiques en cours, nous utilisons les variations spatiales du climat en sélectionnant les gradients pertinents de température et de précipitation existant dans le BM. Nous faisons l’hypothèse que les effets des facteurs du milieu sur les populations/espèces peuvent être appréhendés de façon générique en décrivant celles-ci par leurs caractères phénotypiques fonctionnels ou « traits ».

Quelques résultats :

Un premier travail (Garnier et al. 2019) a consisté à étudier les variations des valeurs de traits dans trois sites d’aridités contrastées au nord-ouest du BM (en Catalogne, Bas Languedoc et sur les Grands Causses). Parmi les analyses effectuées dans cette étude, nous avons testé la façon dont l’aridité affectait l’espace phénotypique défini par les traits du « Global Spectrum of Plant Form and Function » (Díaz et al. 2016, Nature 529, 167-171). Dans cet espace, les espèces du site le plus aride présentent des valeurs de traits foliaires permettant une conservation efficace des ressources (faible surface spécifique, faible teneur en azote), mais contrairement à ce qui était attendu, leur stature est également plus haute. Ceci a été interprété comme la conséquence d’un niveau de perturbation moins élevé dans le site le plus aride. Ce résultat montre qu’il faudra explicitement prendre en compte les conditions locales dans les analyses qui seront conduites sur l’ensemble du BM.

Dans une seconde étude, réalisée dans le cadre d’un stage de Master 2 d’Aix-Marseille Université (Batmazyan 2018), les relations entre traits des plantes et facteurs du milieu ont été établies à partir de sept études publiées réalisées le long de gradients climatiques localisés dans différentes parties du BM. Trois types de données ont été recueillies : (i) composition spécifique de la végétation, (ii) variables climatiques, (iii) valeurs de traits pour la surface spécifique foliaire (SLA : rapport entre surface et masse des feuilles), la hauteur maximale de la plante, la masse des graines et le début de floraison. La figure 1 (ci-dessous) illustre les résultats obtenus pour la hauteur de la plante : ils montrent en particulier que les relations entre l’indice d’aridité (précipitations/évapotranspiration potentielle) et la hauteur dépendent du site et en particulier du régime de perturbations.


Figure 1. Relations entre la hauteur maximale (Hmax) des plantes et l’indice d’aridité pour cinq sites (une couleur par site) localisés dans différentes parties du Bassin Méditerranéen. Le coefficient de détermination (r) des relations linéaires est indiqué pour chacune des relations (*** : P < 0.001).

L’objectif est maintenant de tester la généralité des résultats obtenus dans ces deux études sur l’ensemble du BM. La première étape a été de réaliser un inventaire des relevés de végétation disponibles dans le Bassin. Une extraction de la base de données EVA (European Vegetation Archive : Chytrý et al. 2016, Applied Vegetation Science 19, 173-180.) montre qu’il existe actuellement environ 136 000 relevés de végétation numérisés disponibles pour l’ensemble de la Région (Fig. 2, ci-dessous). Plus de 96% de ces relevés (131 107) concernent l’Europe du Sud, environ 3% (4142) le Proche-Orient et moins de 1% (638) l’Afrique du Nord. Il existe donc un déséquilibre considérable de représentation des différentes composantes de la flore du BM dans EVA. Afin de pallier, au moins partiellement, à ce déséquilibre, nous avons commencé à recenser les études réalisées au Proche-Orient et en Afrique du Nord, dans lesquelles des relevés sont disponibles. La géolocalisation et la numérisation des quelques 2000 relevés identifiés à ce jour seront effectuées, si cela n’a pas été déjà réalisé (vérification en cours auprès des auteurs et/ou des curateurs de ces données). Ceux pour lesquels les propriétaires donneront leur accord seront proposés pour incorporation dans EVA.


Figure 2. Position des 135 903 relevés (points rouges) localisés dans la MBR (limites en bleu) disponibles dans la base de données EVA (Chytrý et al. 2016).

Les deux étapes suivantes, actuellement en cours de réalisation, consisteront à coupler ces données de relevés de végétation avec (i) les bases de données climatiques CHELSA (Karger et al. 2017, Scientific Data, 4, 170122) et du CGIAR (Zomer et al. 2008, Agriculture, Ecosystems & Environment,126, 67-80), qui ont été filtrées pour effectuer des projections spatiales des variables climatiques sur l’ensemble du BM défini selon les critères de Quézel & Médail (2003 : Ecologie et biogéographie des forêts du bassin méditerranéen, Elsevier SAS Paris). L’indice d’aridité sera utilisé comme variable pertinente pour définir la localisation des transects sur lesquels seront testées les relations entre traits et facteurs du milieu, et (ii) la base de données de traits des plantes BROT, spécifique du BM (Tavşanoğlu & Pausas 2018, Scientific Data, 5, 180135).

La combinaison de ces différents jeux de données de grande envergure nous permettra de détecter quels sont les traits individuels d’une part, et les combinaisons de traits d’autre part, qui permettent de mieux comprendre et prédire les relations entre la végétation et le climat, dans une véritable démarche de biogéographie fonctionnelle du Bassin Méditerranéen. Cette région du monde, qui est à la fois l’un des réservoirs extratropicaux les plus importants en termes de diversité végétale et l’une des régions les plus vulnérables de la planète aux changements climatiques, est vue ici comme une région modèle pour l’étude des impacts des changements planétaires sur la biodiversité.

Formation jeune chercheur :

Batmazyan, Ari (2018). Relations traits-climat dans le Bassin Méditerranéen : une approche de biogéographie fonctionnelle. Rapport de stage M2 Sciences de l’Environnement Terrestre (Aix-Marseille Université).

Valorisation :

  • [ARTICLE] Garnier, E., Vile, D., Roumet, C., Lavorel, S., Grigulis, K., Navas, M. L., & Lloret, F. (2019). Inter-and intra-specific trait shifts among sites differing in drought conditions at the north western edge of the Mediterranean Region. Flora (sous presse), https://doi.org/10.1016/j.flora.2018.07.009.
  • [COMMUNICATION ORALE] Garnier, E. & Violle, C. (2018). Functional biogeography : new research field for old questions, old research field for new questions ? Journée du Département d’Ecologie Fonctionnelle du CEFE (22 novembre 2018).

Institutions associées au projet :

  • CNRS
  • Aix-Marseille Université
  • CSIC (Espagne)
  • LabEx CeMEB (Université de Montpellier, projet FUNBIOME)