Toute interférence humaine dans les écosystèmes est-elle mauvaise ? Dans une étude publiée dans Functional Ecology, Zhang et ses collègues ont enquêté l'effet de la fauche sur la stabilité de l'écosystème. En étudiant la réaction des environnements de prairies sur des périodes à court terme (4 ans) et à long terme (16 ans), ils ont étudié les impacts du fauchage à différentes hauteurs dans les steppes tempérées de Mongolie intérieure. Étonnamment, l’équipe a découvert qu’une fréquence de tonte plus élevée et une hauteur de chaume plus courte renforçaient la stabilité de ces écosystèmes de prairies. Ils ont constaté que les dommages physiques causés par la tonte pouvaient relancer le défense des plantes systèmes, conduisant à une plus grande diversité et stabilité des populations végétales.
Le terme écosystème de stabilité fait référence à la capacité d’un écosystème à résister aux chocs ou aux perturbations, à maintenir ses processus fonctionnels et à continuer de soutenir la biodiversité. La recherche souligne l’importance des traits de défense des plantes dans la préservation de la stabilité des écosystèmes fauchés. Lorsque les plantes se sentent stressées ou menacées, elles réagissent en activant des lignes de défense physiques ou chimiques. Par exemple, les scientifiques ont découvert que l'abondance et la diversité des caractéristiques des plantes comme la lignine, les flavonoïdes et le phénol augmentent en réponse à la tonte. La lignine contribue à préserver l’intégrité structurelle des plantes, tandis que les flavonoïdes et les phénols contribuent aux mécanismes de défense des plantes contre les ravageurs et les maladies.
Avec la tonte, les espèces végétales, comme les espèces herbacées Artemisia frigida et Potentilla acaulis, présentent des concentrations de lignine plus élevées. les plantes ne sont pas seulement debout grands contre le stress physique de la tonte, mais aussi capables de prospérer dans les communautés coupées en longueur. Ces résultats concordent avec des recherches antérieures qui montraient que les concentrations de métabolites dans les arbres augmentaient après la défoliation, conduisant à une plus grande stabilité des écosystèmes auxquels ils appartenaient.
Zhang et ses collègues ont étudié une steppe tempérée, une plaine herbeuse, en Mongolie intérieure, en Chine, pour comprendre comment la biodiversité affecte l'écosystème la stabilité. Cette zone se caractérise par son climat semi-aride, avec une température moyenne de 2.9°C et des précipitations principalement de mai à octobre.
Les chercheurs ont concentré leur étude sur trois graminées vivaces (de longue durée) : Stipa krylovii, Leymus chinois et Cléistogène squarrosa, ainsi que deux plantes herbacées vivaces, Artemisia frigide et Potentille acaulis. Ces espèces représentaient environ 65 % de la biomasse végétale globale de la zone au cours de l’expérience, qui s’est déroulée de 2016 à 2019.
L'équipe a mené cette recherche à la station de recherche de l'Institut de botanique de l'Académie chinoise des sciences. Ici, des expériences de fauchage ont été menées chaque année en août, période qui correspond généralement au moment où la biomasse est à son apogée. Ils ont expérimenté différentes hauteurs de chaume après la fauche et comparé leurs effets lors de la « fauche à court terme », initiée en 2015, et de la « fauche à long terme », débutée en 2003. Les chercheurs ont ensuite mesuré l'impact de ces activités sur la stabilité du chaume. écosystème au fil du temps.
Chaque année, de 2016 à 2019, les chercheurs ont échantillonné la biomasse végétale aérienne en supprimant toutes les plantes à la surface du sol. Cela leur a permis d'estimer la productivité primaire nette aérienne (ANPP), une mesure de la quantité d'énergie que les plantes d'un écosystème mettent à la disposition d'autres organismes.
En outre, les chercheurs ont déterminé la stabilité de l'écosystème, la richesse en espèces (le nombre d'espèces différentes dans une zone donnée) et l'asynchronie (l'idée selon laquelle les fluctuations de différentes espèces peuvent s'annuler, conduisant à une biomasse totale stable) dans le cadre de l'étude. .
Ils ont également collecté des échantillons de feuilles fraîches pour examiner les composés flavonoïdes et phénoliques : ce sont des substances chimiques clés que les plantes utilisent pour se défendre contre les menaces. De plus, d'autres traits de défense des plantes ont été analysés statistiquement pour comprendre leur impact sur la stabilité des écosystèmes.
Les résultats montrent que le fauchage à court et à long terme diminue la production primaire nette annuelle attendue (PNPA) d'un communauté végétale. En termes simples, l'ANPP est essentiellement la version de l'économie du monde végétal – elle mesure la « production » générée par une communauté végétale au cours d'une année donnée – c'est un excellent indicateur de santé. La diminution de la productivité primaire due aux modes de fauche est encore amplifiée lorsque la hauteur de la végétation restante après la fauche (hauteur du chaume) diminue.
Il est intéressant de noter que la durée de la tonte est différente effets sur les espèces végétales indigènes ou « biodiversité ». Il a été découvert que la tonte continue ou à long terme augmente considérablement la biodiversité des espèces végétales au sein de la communauté. Ceci, à son tour, favorise la stabilité de l’écosystème – dans quelle mesure l’écosystème peut maintenir et récupérer ses fonctions face aux perturbations. Contrairement à l’idée reçue selon laquelle l’interférence humaine endommage les écosystèmes, ces travaux suggèrent que certaines interventions, comme le fauchage dans ce cas, pourraient en réalité les renforcer. Zhang et ses collègues écrivent :
Nos résultats soutiennent notre première hypothèse selon laquelle le fauchage avec une hauteur de chaume plus faible avait tendance à augmenter la stabilité de l'écosystème en raison d'une variation interannuelle plus faible de l'ANPP, augmentant ainsi la stabilité temporelle de la productivité de la communauté végétale. Comme prévu dans notre deuxième hypothèse, une augmentation de la durée de tonte augmente la stabilité de l'écosystème car la durée de tonte diminue considérablement l'écart type (σ) de l'ANPP. Des analyses plus approfondies ont révélé que les traits de défense des plantes sont d'importants prédicteurs de la stabilité de l'écosystème, ce qui conforte notre troisième hypothèse. Nos résultats selon lesquels les traits de défense des plantes sont impliqués dans le maintien de la stabilité de l'écosystème induit par le fauchage élargissent considérablement la théorie selon laquelle une plus grande richesse en espèces, une asynchronie, une stabilité de la population et des espèces dominantes contribuent à une plus grande stabilité de l'écosystème.
Zhang et al. 2023
Cependant, les détails comptent. Les chercheurs approuvent non pas une tonte aveugle, mais plutôt un régime de tonte durable avec une hauteur de chaume de 10 cm pour les prairies tempérées de la Mongolie intérieure, une conclusion tirée d'expériences de tonte sur le terrain menées sur des périodes à court et à long terme. Même si la tonte peut fonctionner dans la steppe, à cette altitude, il n'est pas encore temps d'abandonner No Mow May.
LIRE L'ARTICLE
Zhang, L., Bai, W., Zhang, Y., Lambers, H. et Zhang, W.-H. (2023) «La stabilité de l'écosystème est déterminée par les traits fonctionnels de défense des plantes et la stabilité de la population sous fauchage dans une steppe tempérée semi-aride. » Functional Ecology. Disponible à l'adresse: https://doi.org/10.1111/1365-2435.14401.
