La diversité des plantes maximise le fonctionnement des écosystèmes

Dans cette étude, les chercheurs se sont intéressés à plusieurs facettes de la diversité végétales: le nombre d’espèces, leur abondance, mais aussi la diversité des caractères morphologiques et physiologiques des plantes (appelés « traits fonctionnels » des plantes). "Historiquement la communauté scientifique s’est principalement intéressée à l’effet du nombre d’espèces sur le fonctionnement des écosystèmes. Dans notre étude, nous avons également considéré la diversité des traits des espèces,  par exemple la distribution des hauteurs de plantes ou bien la distribution des caractéristiques structurelles des feuilles dans les couverts végétaux, parce que les traits sont directement impliqués dans la capacité des plantes à acquérir, à conserver et à recycler les ressources de leur environnement comme l’eau ou les nutriments du sol" nous explique Nicolas Gross, premier auteur de l’étude et chercheur à l’INRA au Centre d’Etude Biologique de Chizé (Unité sous contrat CNRS-INRA) et qui a réalisé un séjour de deux ans en Espagne à l’Université Rey Juan Carlos (URJC, Madrid) dans le cadre de cette étude grâce au programme européen de mobilité des chercheurs Agreenskills+ coordonné par l’INRA.

Les auteurs ont ensuite corrélé la diversité des plantes des zones arides de la planète à plusieurs fonctions écosystémiques comme la productivité végétale, ou la capacité des sols à transformer les nutriments : ces fonctions sont intimement reliées avec des services écosystémiques clés des zones arides comme la fertilité des sols, la production de nourriture, la régulation du climat ou encore la limitation de l’érosion. "Une étude s’intéressant au lien entre la diversité des traits des espèces et le fonctionnement des écosystèmes n’a jamais été réalisée à une échelle aussi vaste"  nous prévient Fernando T. Maestre,  Professeur d’écologie à l’URJC et coordinateur de l’étude (projet BIOCOM, financé par le conseil européen de la recherche).

Les conclusions de l’étude sont surprenantes : "La diversité des plantes n’est pas liée au hasard dans la nature, elle s’organise de la même manière, précise, et systématique" explique Yoann Pinguet, chercheur Marie Curie à l’URJC et co-premier auteur de l’étude: "Sur le large éventail d’écosystèmes étudiés, la diversité des traits est toujours plus importante pour le fonctionnement des écosystèmes que ce que l’on pourrait attendre par chance, en quelque sorte elle est maximisée!". L’étude montre que cette plus forte diversité de plantes est intrinsèquement reliée à la maximisation du fonctionnement des écosystèmes. "Ces résultats nous ont vraiment surpris, car nous comparons des écosystèmes composés d’espèces  très différentes, aux histoires géologiques et climatiques contrastées comme des déserts steppiques en Chine et en Amérique du Sud, des maquis du bassin méditerranéen ou bien des forêts australiennes. Pouvoir résumer simplement les liens complexes entre la biodiversité et les écosystèmes à une échelle si large implique qu’il existe des règles générales qui organisent les écosystèmes de notre planète et que la biodiversité et le bon fonctionnement des écosystèmes sont intimement liés" nous explique Nicolas Gross. "Notre étude ne dit pas qu’il n’existe pas des situations où le fonctionnement des écosystèmes et sa diversité sont extrêmement faibles"- souligne Yoann Pinguet  -  "mais nos résultats suggèrent que les plantes, même dans des conditions difficiles, sont capables d’optimiser l’utilisation des ressources à travers une plus forte diversité".

En quantifiant une relation générale entre la diversité des plantes et le fonctionnement des écosystèmes sec de la planète, cette étude permet d’entrevoir de nouvelles perspectives pour anticiper l’impact des changements globaux sur ces écosystèmes et piloter des stratégies de gestions pour faire face à ces changements. "Nous avons quantifié pour la première fois combien de diversité est nécessaire à un fonctionnement optimale des écosystèmes" - raconte Pierre Liancourt, co-premier auteur et de l’étude chercheur à l’académie des sciences de la République Tchèque. C’est pour cela que "La diversité des traits des plantes et leur distribution  peuvent être utilisées pour évaluer le bon fonctionnement des écosystèmes et guider nos actions pour la conservation et la restauration de ces écosystèmes", souligne Nicolas Gross.

"Les écosystèmes secs abritent 38% de la population mondiale dont 90% sont localisés dans des pays en voie de développement dépendant de l’agriculture vivrière et de l’élevage, et donc des populations hautement dépendantes des ressources naturelles disponibles. Porter plus d’attention à la biodiversité peut garantir l’avenir des écosystèmes, et constitue par conséquent un enjeu de premier plan pour les sociétés humaines",  termine Fernando Maestre.

Référence
Functional trait diversity maximizes ecosystem multifunctionality, par Nicolas Gross, Yoann Le Bagousse-Pinguet, Pierre Liancourt, Miguel Berdugo, Nicholas J. Gotelli & Fernando T. Maestre publié dansNature ecology & evolution le 18 avril 2017
DOI: 10.1038/s41559-017-0132