Version originale en portugais par Peter Moon.

Deuxième plus grand biome sud-américain (après la forêt amazonienne), le Cerrado est l'environnement de savane le plus riche en biodiversité au monde - et disparaît rapidement.

Jusque dans les années 1960, le Cerrado était resté en grande partie préservé. Aujourd'hui, suite à l'expansion accélérée de l'élevage et de l'agriculture, ce biome ne conserve plus que 21 % de sa végétation originelle, selon Conservation International.

La végétation du Cerrado est composée d'herbes, d'arbustes et d'arbres clairsemés. Ce sont des plantes adaptées pour survivre pendant les longues périodes de saison sèche qui caractérisent la saison sèche. Lorsque les premières pluies arrivent, cependant, tout change et le Cerrado fleurit. Les graines des genres les plus divers et des familles de plantes typiques du biome germent en même temps, comme si elles étaient les instruments d'un grand orchestre jouant à l'unisson.

Une étude menée à l'Université d'État de São Paulo (Unesp) révèle les différentes stratégies des différents groupes de plantes du Cerrado pour fructifier et disperser les graines qui germent avec l'arrivée des pluies tout au long de l'année.

Dans les régions tropicales à climat saisonnier, la disponibilité de l'eau dans le sol est le principal facteur limitant l'implantation et la croissance des semis. "Dans les écosystèmes tropicaux saisonniers, le moment où les graines germent est régulé par la relation entre la phénologie de la fructification et la dormance des graines", a déclaré le biologiste colombien Diego Fernando Escobar, premier auteur de l'article et doctorant à l'Institut des biosciences de l'Université d'État. Paulista (Unesp), à Rio Claro, avec une bourse FAPESP .

En général, les espèces qui dispersent les graines au début de la saison des pluies ont des graines non dormantes, qui germent rapidement si la teneur en humidité du sol est adéquate. Les graines dispersées à la fin de la saison des pluies et au début de la saison sèche - période où les conditions climatiques de plantation (embryons de plantes) sont inadéquates - tombent dans un état de dormance, préservant les propriétés de germination pour l'arrivée de la prochaine saison des pluies .

"La relation entre la phénologie de la fructification et la dormance sous les tropiques a été testée au niveau communautaire pour les écosystèmes forestiers, mais les études sur les savanes sont rares, limitées à certains clades [branches d'arbres phylogénétiques], ce qui rend difficile la compréhension des schémas généraux de régénération pour ce point chaud de la biodiversité », a déclaré Escobar.

« De plus, ces études ne tiennent pas compte des différentes classes de syndromes de dormance et de dispersion. La relation entre les classes de dormance et les caractéristiques du cycle biologique des espèces [telles que les différentes saisons de dispersion et les caractéristiques des graines] n'est pas entièrement comprise pour les savanes », a déclaré Escobar.

"Nous avons cherché à vérifier si le schéma de fructification, de dispersion et de germination des graines dans le Cerrado correspondait à ce qui se passe dans d'autres écosystèmes tropicaux saisonniers", a-t-il déclaré.

Bien que la dormance des graines soit considérée comme le principal mécanisme de contrôle du moment de la germination des graines dans les écosystèmes saisonniers, certaines études suggèrent que la germination des graines est contrôlée à la fois par la dormance et la période de dispersion des graines. "C'est exactement ce que nous avons pu vérifier", a déclaré Escobar.

L'étude a été menée sous la direction du professeur Patricia Morellato , chef du Laboratoire de phénologie, Département de botanique, Institut Unesp des biosciences de Rio Claro, et la collaboration du professeur Fernando Augusto de Oliveira et Silveira, Département de botanique, Universidade Federal de Minas Général.

Dispersion de graine

Escobar a collecté des graines de plantes dispersées entre mars 2015 et mars 2016, avec des intervalles réguliers de 15 jours entre chaque collecte. Des graines de 34 espèces appartenant à 28 genres et 16 familles ont été récoltées, dont 31 espèces ligneuses et trois espèces herbacées.

Les fruits d'au moins dix individus de chaque espèce ont été récoltés, à l'exception de Ground Clover (Qualea dichotome), Ucuuba rouge (Virola sebifera) et Pau Santo (Kielmeyera coriacée), où l'équipe a prélevé les fruits d'un seul individu par espèce.

L'objectif était de déterminer la proportion d'espèces en dormance dans la communauté du Cerrado et les facteurs climatiques et d'histoire naturelle associés à la dormance.

Ils ont constaté que les proportions d'espèces de Cerrado dormantes et non dormantes étaient similaires (47.1 % et 52.9 %, respectivement). Une fois les données de germination compilées, ils sont passés à la deuxième phase du travail : identifier le moment où les différentes espèces fructifient et dispersent les graines.

"Les modèles de fructification du Cerrado sont caractérisés par la production de fruits mûrs tout au long de l'année, mais une grande proportion de fruits d'espèces à la fin de la saison sèche et au début de la saison des pluies", a expliqué Escobar.

Parmi les espèces étudiées, 38.2% ont dispersé des graines pendant la saison des pluies, 14.7% pendant la transition entre pluie et sécheresse, 20.6% pendant la saison sèche et 26.5% pendant la transition sèche à pluvieuse. Cela n'a été possible que grâce à une base de données contenant des informations sur la phénologie de la fructification des plantes du Cerrado.

Ces informations phénologiques sont collectées depuis 2004 et ont été recueillies au cours de 14 années de recherche soutenues par la FAPESP dans une réserve privée de la municipalité d'Itirapina, dans l'État de São Paulo. De plus, la méthode de dispersion pour laquelle chaque espèce est adaptée a été déterminée.

Il existe trois types de dispersion des graines parmi les plantes du Cerrado. Les graines zoocoriques sont dispersées par l'action des animaux et les anémocoriques par l'action des vents. Les plantes autochoriques (auto-ensemencées) répandent leurs graines sans l'aide d'aucun agent externe, c'est-à-dire que les graines tombent simplement au sol à côté de la plante mère.

Les espèces zoocoriques ont des fruits charnus ou des structures charnues autour des graines. Les espèces anémocoriques ont des graines avec des structures adaptées pour profiter de la force des vents. Les espèces autochoriques, cependant, n'ont pas de structures charnues et ne présentent pas non plus de structures connues pour faciliter la dispersion par le vent.

En analysant les données, Escobar a vérifié que la zoochorie était le syndrome de dispersion le plus courant parmi les plantes du Cerrado de Itirapina (64.7%), suivi de l'anémochorie (20.6%) et, enfin, de l'autochorie (14.7%).

En plus de déterminer quelles espèces d'Itirapina peuvent être en dormance et lesquelles ne le font pas, les tests de germination en laboratoire ont permis de déterminer les conditions de température nécessaires à la germination des graines de chacune des 34 espèces.

Pour les expériences de germination, les graines ont été placées dans des boîtes de Pétri avec deux couches de papier filtre saturé d'eau distillée sous lumière blanche 24h/15 et jusqu'à cinq températures constantes (20, 25, 30, 35 et 120°C). Pour chaque espèce, entre 150 et XNUMX graines ont été testées pour chaque température, selon la disponibilité des graines.

La germination a été déterminée par la courbure de la radicule ou la saillie des structures aériennes. Les expériences ont été contrôlées trois fois par semaine pendant un mois, après quoi la germination a été contrôlée chaque semaine pendant une période maximale de 12 mois ou jusqu'à ce que la courbe de germination soit établie.

La température de germination optimale pour chaque espèce a été déterminée comme la température ou la matrice de température avec le pourcentage le plus élevé de germination et de taux de germination. La température optimale pour la germination des graines de la plupart des espèces se situait entre 25°C et 30°C.

"Les expériences de germination ont indiqué que le moment de la germination des graines dans la communauté du Cerrado est contrôlé à la fois par la saison de dispersion (début de la saison des pluies) et la dormance, à la différence d'autres études sur les écosystèmes saisonniers, y compris les savanes, qui reconnaissent la dormance comme le principal mécanisme de contrôler la germination », a déclaré Escobar.

La plupart des espèces ont germé au début de la saison des pluies, et la saison de dispersion et la dormance des graines ont contrôlé le temps de germination des graines.

La probabilité qu'une espèce soit dormante dépendait de l'interaction entre la saison et le type de dispersion, où les espèces à dispersion limitée (autochorie) avaient tendance à être dormantes - tandis que les espèces à dispersion de graines à de plus grandes distances (anémochorie et zoochorie) avaient tendance à devenir dormantes si il y a eu dispersion lors du passage de la pluie à la sécheresse.

"La dispersion lors de la transition entre la pluie et la sécheresse favorise l'évolution de la dormance des graines car les conditions environnementales sont favorables à la germination, mais pas à l'établissement des semis", a expliqué Morellato.

Éviter la germination pendant la saison sèche est un avantage auquel toutes les plantes du Cerrado se sont adaptées. Dans l'étude, toutes les espèces qui ont dispersé des graines près du début de la saison sèche ont produit des graines dormantes indépendamment de la taxonomie ou du syndrome de dispersion. D'autre part, la dormance chez les espèces autochoriques peut être liée à une diminution de la compétence entre les truies, répartissant le risque de mortalité des semis dans le temps.

«Nous savons maintenant que la phénologie [l'étude des relations entre les processus et les cycles biologiques et le climat] de la fructification et de la germination des graines des plantes du Cerrado ne suit pas exactement les schémas trouvés dans d'autres écosystèmes tropicaux saisonniers. Il s'agit de la première étude approfondie portant sur l'écologie de la dormance des graines dans une communauté du Cerrado, visant à évaluer la relation entre la phénologie de la fructification et la dormance des graines et comment cette relation est modulée par les classes de dormance, les syndromes de dispersion et la masse et l'humidité des graines », a déclaré Morellato.

Selon le professeur Unesp, en plus de montrer les modèles de phénomènes de fructification et de germination au niveau communautaire dans le Cerrado, les résultats de l'étude clarifient comment les classes de dormance sont modulées par l'interaction entre la saison et le syndrome de dispersion, permettant une meilleure compréhension de la évolution des graines.

« Une conséquence des résultats de l'étude est que, dans les cas de tentatives de restauration écologique du Cerrado avec ses espèces indigènes, cela doit être fait en tenant compte de la période de l'année. Si ce n'est pas le cas, cela ne fonctionnera pas. Soit les graines ne germeront pas, soit les semis mourront avant d'avoir eu le temps d'étendre leurs racines et d'accumuler des ressources pour survivre pendant la saison sèche », a déclaré Morellato.