Faculté des sciences

Des formes d'humus au bois mort et du bois mort aux formes d'humus : contribution à l'étude des formes d'humus et des communautés lombriciennes en zone forestière subalpine, avec une emphase particulière sur le bois mort

Tatti, Dylan ; Gobat, Jean-Michel (Dir.) ; Le Bayon, Claire (Codir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2016.

Cette thèse s’inscrit dans une recherche plus vaste, le projet DecAlp. Celui-ci se déroule dans les Alpes italiennes (province de Trente) et est mené conjointement par de nombreux chercheurs. Il a pour principal objectif l’élaboration d’un modèle de décomposition et d’intégration du bois mort au sol. Cette thèse y occupe une place centrale en se concentrant sur les formes... Plus

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    Résumé
    Cette thèse s’inscrit dans une recherche plus vaste, le projet DecAlp. Celui-ci se déroule dans les Alpes italiennes (province de Trente) et est mené conjointement par de nombreux chercheurs. Il a pour principal objectif l’élaboration d’un modèle de décomposition et d’intégration du bois mort au sol. Cette thèse y occupe une place centrale en se concentrant sur les formes d’humus qui jouent un rôle charnière entre les parties aériennes et souterraines du système étudié.
    Une première partie est consacrée à la description des formes d’humus. Deux méthodologies complémentaires sont développées à deux échelles spatiales différentes et agrémentées de nombreux documents pratiques. Ces deux échelles spatiales permettent d’effectuer plus aisément le lien entre les différentes thématiques de recherche du projet DecAlp (allant par exemple du bassin versant et du peuplement forestier aux communautés microbiennes du sol). Ces méthodes sont ensuite appliquées aux sites d’étude afin d’y collecter des données utiles à l’ensemble du projet.
    Les outils de recherche ainsi développés pour l’étude des formes d’humus permettent de passer, schématiquement, du descriptif au fonctionnel. Cela est illustré tout au long du manuscrit, notamment par différents articles préparés pour publications scientifiques ainsi que par des chapitres acceptés pour un livre à paraître prochainement.
    Une autre partie du manuscrit est consacrée aux lignoformes, les formes d’humus inféodées au bois mort. La manière adéquate de les décrire est développée, ainsi qu’une synthèse de la littérature expliquant les différentes origines possibles des lignoformes et leurs rôles dans les écosystèmes. Un nouveau système de classification des lignoformes est élaboré et présenté, accompagné d’une clé dichotomique. Il inclut de nouveaux horizons caractéristiques et de nouvelles références. Cette partie est complétée par une base de données (photos, descriptions et caractéristiques physico-chimiques) destinées à de futures recherches dans ce domaine original et prometteur.
    La dernière partie du manuscrit concerne les relations entre les conditions environnementales (formes d’humus, valeurs écologiques indicatrices révélées par l’étude de la végétation, accumulations de débris ligneux) et les communautés de vers de terre. Les différents types de formes d’humus identifiés se distinguent significativement entre eux par leurs propriétés physico-chimiques et les communautés lombriciennes qu’ils abritent. Ces dernières sont également influencées par la présence ou non d’accumulations de débris ligneux fins. Cette partie démontre l’importance de descriptions adéquates d’un milieu et de son hétérogénéité afin de pouvoir comprendre, protéger et conserver des prestations écosystémiques essentielles à l’homme pour son bien-être social, économique et culturel.
    Les nombreuses données inédites acquises permettront à l’ensemble des membres du projet DecAlp de réaliser prochainement un ou plusieurs articles de synthèse générale concernant les aspects fonctionnels globaux du système étudié, notamment le rapport à un éventuel réchauffement climatique. Les résultats obtenus pourront alors être transposés à une échelle plus large, étant donné que les différents processus et entités écosystémiques documentés et décrits ici sont également généralisables à de nombreux autres types d’écosystèmes.
    Summary
    This thesis is part of a larger research, the DecAlp project. This latter is conduct in the Italian Alps (Trentino, I) and involved numerous researchers with the shared goal of elaborating a model for wood decomposition and its incorporation into the soil. This thesis focuses mainly on the humus forms. They occupy a key role in the DecAlp project as they allow linking the aerial and the underground parts of the studied system.
    A first part is devoted to the description of humus forms. Two complementary methodologies are developed at two different spatial scales and are complemented by many practical documents. These two spatial scales allow linking more easily the different research topics of the DecAlp project (ranging from watersheds and forest stands to the soil microbial communities). These methods are then applied to the study sites in order to collect data useful for the whole project.
    The research tools developed for the study of humus forms can then be used to understand the ecosystem and its processes. This is illustrated throughout the manuscript by including various articles prepared for scientific publications as well as chapters accepted for a forthcoming book.
    Another part of the manuscript is devoted to the lignoforms, humus forms linked to the dead wood. The proper way to describe them is explain and followed by a synthesis of the literature showing the various possible origins of lignoforms and their roles in ecosystems. A new system of classification for the lignoforms is developed and presented (including a dichotomous key). This system includes new horizons and new references. This part is completed by a database (photos, descriptions and physicochemical characteristics) for future research in this original and promising topic.
    The last part of the manuscript concerns the relationships between environmental conditions (humus forms, indicator ecological values revealed by the study of vegetation, woody debris accumulations) and the earthworm communities. The various types of identified humus forms are significantly different according to their physicochemical properties. They shelter different earthworm communities which can also be influenced by the presence or absence of fine woody debris accumulations. This part demonstrates the importance of adequate descriptions of an environment and its heterogeneity in order to understand, protect and preserve ecosystem services which are useful to social, economic and cultural human well-being.
    The numerous new data acquired will be useful to all the members of the DecAlp project to write a synthesis paper concerning the overall functional aspects of the studied system, including the effects of a possible global warming. The results obtained here could then be transposed to a larger scale, since the various ecosystem features described are also generally applicable to many other types of ecosystems.