Coordinated community structure among trees, fungi and invertebrate groups in Amazonian rainforests

Little is known regarding how trophic interactions shape community assembly in tropical forests. Here we assess multi-taxonomic community assembly rules using a rare standardized coordinated inventory comprising exhaustive surveys of five highly-diverse taxonomic groups exerting key ecological functions: trees, fungi, earthworms, ants and spiders. We sampled 36 1.9-ha plots from four remote locations in French Guiana including precise soil measurements, and we tested whether species turnover was coordinated among groups across geographic and edaphic gradients. All species group pairs exhibited significant compositional associations that were independent from soil conditions. For some of the pairs, associations were also partly explained by soil properties, especially soil phosphorus availability. Our study provides evidence for coordinated turnover among taxonomic groups beyond simple relationships with environmental factors, thereby refining our understanding regarding the nature of interactions occurring among these ecologically important groups

Рассеяние волн в ближней зоне статистически неровной поверхности. IV. Частотный спектр в случае наклонного зондирования при однопозиционной локации

Результаты предыдущих исследований используются для определения частотного спектра поля, рассеянного“большой” статистически неровной площадкой. Рассмотрен предельный переход к известному в литературе результату. Указаны условия, которые ограничивают применимость полученного решения.Результати попередніх досліджень використовуються для визначення частотного спектру поля, розсіяного “великою” статистично нерівною площадкою. Розглянуто граничний перехід до відомого в літературі результату. Вказано умови, що обмежують використання одержаного розв’язку.The results of the previous investigations are used to determine the frequency spectrum of the field scattered by a “big” statistically rough surface element. The passage to the limit to the known in literature case is studied. The restrictive conditions for the applicability of the solution found are shown

DNA barcodes for soil animal taxonomy

A biodiversidade das comunidades do solo continua muito pouco conhecida e entendida. A biologia do solo é fortemente afetada pela crise taxonômica, e a maior parte dos grupos de animais dessa biota sofre forte impedimento taxonômico. O objetivo deste trabalho foi determinar como o código de barras de DNA – um método novo que usa uma etiqueta microgenômica para identificação e discriminação de espécies – permite uma melhor avaliação da taxonomia da biota edáfica. Foram analisadas 1.152 sequências de códigos de barras de dois grupos principais de animais, colêmbolos e minhocas, que apresentaram ampla amostragem taxonômica e geográfica. Além de refletir fortemente o impedimento taxonômico de ambos os grupos, com um grande número de linhagens divergentes no nível da espécie que ainda não está descrita, os resultados também destacam um alto (15%) nível de diversidade críptica dentro de espécies conhecidas de minhocas e colêmbolos. Esses resultados apóiam estudos locais recentes que usaram métodos similares. Considerando as dificuldades taxonômicas enfrentadas para identificar os animais de solo, ferramentas de identificação usando DNA podem facilitar e melhorar a exploração da biodiversidade e a sua descrição. As campanhas de código de barras de DNA estão se desenvolvendo rapidamente com animais do solo, e a comunidade de biólogos é incitada a adotar esses métodos.    The biodiversity of soil communities remains very poorly known and understood. Soil biological sciences are strongly affected by the taxonomic crisis, and most groups of animals in that biota suffer from a strong taxonomic impediment. The objective of this work was to investigate how DNA barcoding – a novel method using a microgenomic tag for species identification and discrimination – permits better evaluation of the taxonomy of soil biota. A total of 1,152 barcode sequences were analyzed for two major groups of animals, collembolans and earthworms, which presented broad taxonomic and geographic sampling. Besides strongly reflecting the taxonomic impediment for both groups, with a large number of species-level divergent lineages remaining unnamed so far, the results also highlight a high level (15%) of cryptic diversity within known species of both earthworms and collembolans. These results are supportive of recent local studies using a similar approach. Within an impeded taxonomic system for soil animals, DNA-assisted identification tools can facilitate and improve biodiversity exploration and description. DNA-barcoding campaigns are rapidly developing in soil animals and the community of soil biologists is urged to embrace these methods.   

Etude de la relation entre la diversité des macro-invertébrés et la dynamique de la matière organique des sols limoneux de Haute-Normandie

Dans le cadre des sols limoneux des plateaux de Haute-Normandie, ce travail vise à répondre à deux hypothèses : (H1) la biodiversité et les MO du sol sont influencées par les modifications environnementales induites par les gestions agricole et forestière et (H2) les assemblages de macro-détritivores influencent la dynamique de la MO du sol. La relation a été étudiée à l échelle de la parcelle ainsi que dans des microcosmes réalisés au laboratoire. Dans les sols forestiers, les résultats empiriques ne permettent pas d établir un lien entre diversité des macro-détritivores et stocks de C, une relation apparaît toutefois avec certaines fractions des horizons holorganiques. Les résultats expérimentaux permettent de classer les macro-détritivores en groupes distincts à partir de leur effets spécifiques sur la biodégradation des feuilles. De plus, la biodégradation est davantage liée à la diversité fonctionnelle qu à la diversité spécifique. Dans les sols agricoles, les études au champ ne permettent pas de mettre en évidence un lien net entre la diversité spécifique des lombriciens et les stocks de C ou la stabilité structurale. En conditions contrôlées, les effets des vers de terre sur le dégagement de C-CO2, la teneur en MO et la stabilité structurale des macro-agrégats dépendent de l espèce impliquée et du taux de MO du sol. De plus, dans un sol pauvre en MO, l augmentation du nombre d espèces lombriciennes stabilise la minéralisation du C et augmente la stabilité structurale et la teneur en MO des agrégats. D une façon générale, les résultats empiriques montrent que la richesse spécifique des macro-détritivores est plus influencée par le type d occupation du sol que par la dynamique des systèmes, réfutant ainsi en partie l hypothèse H1. D autre part, les stocks de C dans les sols ne varient pas avec l âge du peuplement de l hêtre alors qu ils augmentent avec l âge des prairies, réfutant ainsi en partie l hypothèse H1. De plus, les résultats des expérimentations en microcosmes permettent de classer les espèces en fonction de leurs effets sur la dynamique de la MO. En outre, la dynamique de la MO est modifiée lorsque la diversité des macro-détritivores change, confirmant donc l hypothèse H2.Two hypothesis were tested in loamy soils located in Haute-Normandie (France) : firstly (H1) macro-detritivore diversity and soil OM are influenced by agricultural and silvicultural managements and secondly (H2) macro-detritivore assemblages influence soil OM dynamics. Relationships were investigated at stand scale and in laboratory microcosms. In forest soils, no relationship between macro-detritivore diversity and C stocks appeared from these empirical results, it arose that macro-detritivore diversity and some holorganic fractions are linked. Results from experimental manipulations show that macro-detritivore effects on beech leaf biodegradation can be split into distinct effects groups. Furthermore, functional diversity, assessed through morphological dissimilarity, rather than species diversity better explains assemblage performances. In agricultural soils, no link clearly appears between these parameters. Regarding laboratory experiments results, eathworm effects on C-CO2 release and soil aggregate OM content and stability depend on species identity and initial soil OM. Furthermore, in low OM soil, increasing species diversity stabilizes C mineralisation and but led to an increase of both aggregate OM content and stability. In conclusion, field results show that macro-detritivore species diversity is driven by soil occupancy rather by system dynamics, thus refuting (H1) hypothesis. Furthermore, soil C stock do not vary during forest rotation while it increase with pasture age, refuting and validating the (H1) hypothesis, respectively. On the other hand, microcosm experiments show that macro-detritivores diversity influences soil OM dynamics, validating (H2) hypothesis.ROUEN-BU Sciences (764512102) / SudocBRUNOY-Bib. d'ecologie generale (911145101) / SudocSudocFranceF

Etude des relations entre les compartiments épigé et endogé dans un contexte dynamique

ROUEN-BU Sciences (764512102) / SudocSudocFranceF

Stratégie de dispersion & ingénierie écologique (quelles relations chez les vers de terre ?)

La construction de niche est un processus par lequel les organismes modifient activement leur environnement abiotique et biotique, à travers l'ingénierie écologique (par exemple la construction de galeries et de nids). Ces modifications de l'environnement sont susceptibles de modifier certaines pressions environnementales qui sont présentes dans l'environnement propre des ingénieurs. Par conséquent, ce processus génère une rétroaction entre les ingénieurs de l'écosystème et leurs activités. De nombreuses études ont documenté le processus de construction de la niche écologique par une variété d'organismes ingénieur, mais la rétroaction qu'ils peuvent générer a été largement négligée. Cette rétroaction est essentielle pour comprendre l'évolution des ingénieurs des écosystèmes et le fonctionnement des écosystèmes. Dans ce travail, nous explorons les rétroactions possibles entre la construction de la niche et les stratégies de dispersion chez les vers de terre, un ingénieur des écosystèmes clés. Les vers de terre sont traditionnellement classés en trois catégories écologiques, chacune correspondant à des activités d'ingénierie ou à des comportements contrastés. Parmi ces catégories, les anéciques et les endogés sont particulièrement influencés par les propriétés du sol et ont un impact plus important sur celui-ci (en particulier, par leurs constructions de galeries) que les épigés. Dans ce travail, nous posons la question si les différentes catégories écologiques de vers de terre, qui sont exposés à différentes conditions environnementales, ont développé des stratégies de dispersion différentes. A travers l'étude de 6 espèces (3 anéciques et 3 endogés) dans des mésocosmes, nous avons constaté que la catégorie écologique seule n'est pas suffisante pour prédire le comportement de dispersion de chaque espèce de vers de terre. Cette constatation suggère que l'évolution du comportement de dispersion des vers de terre est le résultat de contraintes complexes, où la catégorie écologique n'est pas le seul facteur impliqué. L'étude des influences des activités d'ingénierie sur la dispersion a permis de constater que: i) la dispersion des endogés diminue considérablement lorsque la construction de la niche a débuté dans la zone de départ; ii) les anéciques ne semblent pas affectés par ce processus; iii) les vers de terre facilitent leur dispersion à travers leurs propres activités d'ingénierie, durant la phase de traversé. Plus précisément, grâce aux rayons X, nous avons observé que les vers de terre réutilisaient les galeries existantes au cours de leurs mouvements de dispersion, ce qui augmente de manière significative leur vitesse de dispersion; iv) la décision de dispersion ne semble pas déclenchée par de précédents disperseurs. Ainsi, nous apportons les preuves de l'existence d'une rétroaction entre la construction de la niche par les ingénieurs de l'écosystème et de leur dispersion. Ces résultats renforcent notre compréhension des processus qui influencent la répartition et la dynamique des populations d'ingénieurs de l'écosystème, dans les écosystèmes des sols. Les résultats ont de potentielles implications dans la gestion des populations d'ingénieurs des écosystèmes et, par conséquent, dans l'amélioration des stratégies de gestion des services écosystémiquesNiche construction is a process by which organisms actively modify their abiotic and biotic environment through their engineering activities (for instance construction of burrows and nests). These modifications of the environment are likely to modify some of the natural selection pressures that are present in their own selective environment. Consequently, this process generates an evolutionary feedback between ecosystem engineers and their activities. Many studies documented the process of ecological niche construction by a variety of engineer organisms, however the feedback that it can generate has been largely overlooked. This feedback is essential to understand the evolution of ecosystem engineers and the functioning of ecosystems. In this work, we explore the potential feedbacks between niche construction and dispersal strategy in earthworm, a key ecosystem engineer. Earthworms are traditionally classified in three ecological categories, each corresponding to contrasted engineering activities/behaviour. Among these categories, the anecic and the endogeic categories are influenced by soil properties and have a greater impact on it (especially, by their digging behaviour) than epigeics. In this work we asked if the different ecological categories of earthworms, which are exposed to different environmental conditions, evolved different dispersal strategies. By studying 6 species (3 anecics and 3 endogeics) in mesocosms, we found that ecological category alone is not sufficient to predict the dispersal behaviour of each earthworms species. This finding suggests that the evolution of dispersal behaviour of earthworms is the result of complex constraints, where ecological category is not the only factor involved. The study of the influences of engineering activities on dispersal allowed to find that: i) endogeic dispersal significantly decreases when the construction of the niche started, either by an endogeic or an anecic species, in the departure area; ii) anecic did not seem affected by this process; iii) earthworms facilitated their own dispersal through their engineering activities in the travelling areas. More specifically, with X-ray, we demonstrated that earthworms reused existing galleries during their dispersal movements, which increased significantly their dispersal velocity; iv) dispersal decision did not seem triggered by previous dispersers. Thus, we bring good evidences of a feedback between niche construction by ecosystem engineers and their dispersal. These findings enhance our understanding of the processes influencing the distribution and the population dynamic of ecosystem engineers, in soil ecosystems. The findings also have potential implications for population management of ecosystem engineer and, consequently, the improving of management strategies of ecosystem servicesPARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

Relations morphologie-cycle de l'azote au sein de l'épisolum humifère en futaie régulière pure de hêtre

ROUEN-BU Sciences (764512102) / SudocPARIS-Museum Hist.Naturelle (751052304) / SudocSudocFranceF

Dynamique des communautés herbacées d'un coteau calcaire de Haute-Normandie (étude des mécanismes impliqués dans les processus de maintien et de remplacement des espèces végétales)

A la fin des années 50, l abandon progressif des pratiques agro-pastorales sur les coteaux calcaires a initié une dynamique de succession secondaire entrainant des changements importants de la végétation initiale et conduisant à la mise place d une mosaïque de communautés végétales constituée de formations herbacées (pelouses rases, pelouses hautes et pelouses piquetées) et de formations ligneuses (fourrés, forêts). L étude présentée ici a pour objectif d apporter une contribution à la connaissance des mécanismes impliqués dans la structuration et la dynamique des formations herbacées d un coteau calcaire. Pour identifier ces mécanismes, les approches taxonomique, comparative et fonctionnelle ont été utilisées au cours de suivis au champ et d expérimentations menées en conditions contrôlées. La première partie de la thèse est consacrée à la description de la végétation herbacée et à l analyse de la dynamique successionnelle. Les principaux résultats montrent des différences importantes de structure, de composition, de diversité et d abondance spécifique entre les communautés. Les deux mécanismes écologiques à l origine de ces changements sont l envahissement par les graminées sociales et la recolonisation ligneuse. La seconde partie de la thèse est consacrée à l étude des performances des plantes et à leur capacité à répondre aux variations écologiques de leur environnement local. Les mesures des traits biologiques des espèces structurantes ont permis d identifier la plasticité phénotypique comme une caractéristique essentielle pour leur maintien au cours de la dynamique. La dernière partie de la thèse est une caractérisation de la dynamique temporelle de l azote et de la disponibilité en eau des sols. Cette caractérisation a fait ressortir le rôle clé du facteur hydrique en tant que filtre abiotique agissant sur la structuration des communautés. L ensemble des résultats obtenus dans cette étude permet d expliciter les mécanismes impliqués dans les processus de maintien et de remplacement des espèces au sein des différentes formations herbacées et apporte des éléments nouveaux pour la gestion conservatoire des pelouses calcicoles.During the late 50s, the gradual abandonment of agro-pastoral practices in chalk hillsides initiated secondary succession dynamics which resulted in significant changes from the initial vegetation and led to structuring of a vegetation mosaic including herbaceous (short grasslands, tall grasslands and encroached grasslands) and woody communities (shrubs and forests). The present study aims at improving the knowledge of mechanisms responsible for the structuring and dynamics of herbaceous communities of a chalk hillside. To identify these mechanisms, taxonomic, comparative and functional approaches were used in field surveys and controlled conditions experiments. The first part of the thesis is devoted to the description of the herbaceous communities and analysis of successional dynamics. The main results reveal significant differences in structure, composition, diversity and species abundance between communities. The increase of social grasses and shrub encroachment are the two ecological mechanisms causing these changes. The second part of the thesis is devoted to the study of plant performance and their ability to respond to ecological changes in their local environment. The measurements of biological traits of dominant species identified phenotypic plasticity as an essential feature for their persistence during succession. Finally, the last part of this work proposes the characterization of nitrogen dynamics and water availability in different soils. These results highlighted the key role of water factor as an abiotic filter influencing the structuring of communities. Overall, the results obtained in this study clarify the mechanisms involved in the process of species persistence and replacement within the different communities, and provide new ground for the management and conservation of calcareous grasslands.ROUEN-BU Sciences (764512102) / SudocSudocFranceF

The dispersal of the earthworm Aporrectodea giardi responds faster to habitat quality than to cumulative use of habitat in experimental conditions

International audienceThe study of the spatial distribution of soil organisms is one of the key research areas for understanding soil functioning. However, we still know little about the role of dispersal in the distribution of soil organisms such as earthworms. Critically, the relative strength of the external factors that trigger dispersal movements has not been documented. In this work, we test the relative importance of habitat quality and the cumulative use of habitat as drivers of dispersal of an anecic earthworm (Aporrectodea giardi) by observing their dispersal rates over 1, 2, 4, 8, 16 and 32 days. The results suggest that cumulative dispersal rates were higher and reached a maximum value more rapidly when individuals were introduced into unsuitable rather than suitable soil. This suggests that earthworm dispersal responded more rapidly and this response was more pronounced with respect to the cumulative use of the habitat. It seemed that there were two types of dispersal: one triggered quickly to escape unsuitable conditions and another in response to a cumulative use of the habitat

Morphological and reproductive responses of dominant plant species to local conditions in herbaceous successional stages of a calcareous hillside

International audienc