Ecological constraints on Sphagnum bog development: a conceptual model for conservation

Sphagnum bogs cover large continental areas and may play a major role as carbon sinks. They have also great biological, historical and paleoecological values. These features led to a large amount of research and publications, especially conceptual and numerical models in various scientific fields. Drawing on this literature, we propose an integrated conceptual model of bog functioning. The model is built on 8 basic assumptions acting at two scales: the ecosystem as a whole, the bog or mesotope and the microforms, the elementary systemic units. Five kinds of ecological constraints driving the ecosystem are defined too. Based on the assumptions, the constraints and bibliographical data, thresholds and positive and negative feedbacks are elucidated. The negative feedbacks controlling the development and homeostasis of the ecosystem are related to the balance between the vegetation which builds the peat body, the shape of the later and the water fluxes passing through it. The positive feedback allowing the establishment and the persistence of the ecosystem is related to peat moss engineering. Four positive feedback loops can stop the peat production, and lead to the destruction of the bog. Two loops are biological processes involving trees and blue moor grass (Molinia caerulea) which spread onto the bog. The two other loops are related to soil and shape disturbance and changes in production and degradation of the organic matter. The model is especially designed to help ecological monitoring and highlights the importance of an ecological diagnostic integrating plants, soil and water fluxes. Based on this model, action plans should focus on maintaining the negative feedbacks and the peat moss engineering while stopping the unfavourable other positive feedback loopsL'importance quantitative, le rôle primordial dans le cycle du carbone et les valeurs biologiques, historiques et paléoécologiques des hauts-marais ont suscité de nombreux travaux scientifiques s'intéressant aux processus naturels ayant lieu dans ces écosystèmes. A partir de l'analyse de la bibliographie, nous proposons un schéma fonctionnel de l'écosystème. Ce schéma s'appuie sur 8 propriétés fondamentales, opérant à deux échelles, l'écosystème haut-marais et la microforme, unité fonctionnelle de base. Parallèlement 5 classes de paramètres écologiques contrôlant la dynamique de l'écosystème sont établies. L'analyse conjointe des propriétés et des paramètres met en lumière des seuils et des boucles de rétroactions qui déterminent le fonctionnement de l'écosystème. Les principales boucles de rétroaction négative qui permettent la persistance de l'écosystème se référent à l'adéquation entre les végétations à l'origine du tertre tourbeux, la forme de ce dernier, et le flux hydrique qui le traverse. La boucle positive conditionnant l'apparition, le développement ou le maintien de l'écosystème s'appuie sur l'ingénierie écologique des sphaignes. Quatre boucles de rétroaction positive induisent l'arrêt du fonctionnement et la destruction de l'édifice tourbeux; deux sont d'origine biologique et correspondent respectivement à l'invasion des ligneux arborescents ou à celle de la molinie. Les deux autres font appel à des processus de modification de la forme de l'édifice et des logiques de production et de dégradation de la matière organique. L'utilisation du schéma fonctionnel en terme de diagnostic écologique met en relief l'importance d'une approche intégrant: les plantes, surtout les sphaignes; le sol, par sa qualité et sa forme à différentes échelles; et l'eau. Les objectifs prioritaires en termes de conservation sont (1) le maintien ou la facilitation des boucles négatives et celle, positive, d'ingénierie des sphaignes, (2) l'arrêt des boucles positives défavorables au fonctionnement

Les modèles théoriques de développement des hauts-marais : un outil pour la gestion conservatoire des tourbières

Les hauts-marais - ou tourbières ombrotrophes bombées - sont des écosystèmes caractérisés par des végétations turfigènes qui reposent sur un histosol hydromorphe formant un tertre indépendant des nappes locales. Leurs intérêts biologique, historique et paléoécologique ont suscité des démarches de préservation, menant à l’élaboration de diagnostics et d’actions de gestion. Pour être pertinents, ces derniers doivent s’appuyer sur un modèle conceptuel de fonctionnement. L’objectif de ce travail est donc de proposer un modèle de développement des hauts-marais à partir d’une synthèse de la littérature récente. Il en ressort que le haut-marais est un écosystème auto-organisé, fortement dépendant du rôle des sphaignes dans l’élaboration des premiers éléments de l’écosystème, la conservation de la matière organique et le maintien d’un milieu hostile aux compétiteurs potentiels comme les arbres. Les études paléoécologiques montrent que les végétations les plus turfigènes correspondent à celles croissant sur les buttes, avec Sphagnum austinii (disparu de France), S. fuscum et S. capillifolium, ou celles des banquettes à S. magellanicum et S. rubellum. La forme générale du haut-marais résulte d’un équilibre avec le volume d’eau circulant dans le système. Sa microtopographie de surface est dépendante des phénomènes de compétition entre les différentes sphaignes et du volume d’eau circulant dans le système. Végétations, forme générale et microtopographie résultent de phénomènes complexes faisant intervenir les relations entre les plantes, le sol et l’eau. En intégrant l’ensemble de ces données, le diagnostic fonctionnel, mais aussi l’élaboration et le suivi des actions de gestion, n’en seront que plus efficaces.Theoretical models of peat bog growth : a tool for conservation policies Bogs are ecosystems characterised by a histosol, forming a "water mound" free of local mineral water influences, and with a typical peat vegetation. Their considerable biological, historical and palaeoecological interest values has lead to various forms of conservation actions. To obtain the maximum efficiency, such actions need to be based on a scientific model. This work proposes such a model. Bogs are auto-organised ecosystems where sphagna play a major role as foundation species, or in the process of organic matter conservation, and in their capacity to exclude some competitors like trees. Palaeoecological studies show that most peat producing plant communities grow on hummocks with Sphagnum austinii, S. fuscum and S. capillifolium, or on lawns with S. magellanicum and S. rubellum. The shape of the bog re lates to a "water mound", set into the peat, and conditioned by local water levels. The surface microtopography is also determined by local humidity and competition between the different sphagnum species. Plant communities, bog shape and microtopography are ruled by complex interactions between vegetation, soil and water. These factors need to be taken into account to make ecological diagnoses and management plans more efficient

Co-transport H+/sucrose biochemical characterization and comparison of sucrose uptake in dormant and non-dormant vegetative buds from peach-tree

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Possible links between the trophic and the hormonal theories of vegetative buds dormancy

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ETUDE DE LA DORMANCE DES BOURGEONS VEGETATIFS CHEZ LE PECHER (ANALYSE DE L'EXPRESSION DES GENES DE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME)

CHEZ LE PECHER (PRUNUS PERSICA L. BATSCH), LA DORMANCE DES BOURGEONS VEGETATIFS POURRAIT ETRE LIEE, AU MOINS EN PARTIE, A LA PRESENCE D'INHIBITIONS CORRELATIVES ENTRE LE BOURGEON ET LEURS TISSUS SOUS-JACENTS, LESQUELS POSSEDENT UNE CAPACITE D'ABSORPTION DES NUTRIMENTS SUPERIEURE A CELLE DES BOURGEONS (MARQUAT AT AL., 1996). DANS CES TISSUS, DES VARIATIONS DE QUANTITE ET D'ACTIVITE DE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME ONT ETE OBSERVEES, EN ACCORD AVEC L'IMPLICATION DE CETTE PROTEINE DANS LES TRANSPORTS ACTIFS. AFIN D'APPREHENDER LE ROLE DE L'EXPRESSION DES GENES, NOUS AVONS ENTREPRIS LE SUIVI D'EXPRESSION DES ISOFORMES DE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME DANS LES DEUX TERRITOIRES CLES. DEUX ADNC COMPLETS (PPA1 ET PPA2) DE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME DU PECHER ONT ETE CLONES PAR RACE PCR COUPLEE A LA TRANSCRIPTION INVERSE. UNE ANALYSE PHYLOGENETIQUE, BASEE SUR LES SEQUENCES EN ACIDES AMINES DEDUITES, REVELE QUE CES DEUX ISOFORMES APPARTIENNENT A DEUX SOUS-FAMILLES DISTINCTES. TROIS SEQUENCES PARTIELLES ONT EGALEMENT ETE CLONEES PAR RT-PCR, EN UTILISANT DES MOTIFS CONSERVES DES ATPASES-H + DE PLANTES. L'ACCUMULATION DES TRANSCRITS DE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME A ETE ETUDIEE SUR LES BOURGEONS VEGETATIFS DURANT LA PERIODE AUTOMNO-HIVERNALE ET LORS DE LA LEVEE DE DORMANCE, SUR DEUX ANNEES VEGETATIVES. LES ANALYSES PAR RT-PCR COMPETITIVE MONTRENT QU'AU DEBUT DE LA PERIODE DE DORMANCE (OCTOBRE ET NOVEMBRE) LES TRANSCRITS DE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME SONT PLUS ABONDANTS DANS LES TISSUS SOUS-JACENTS PAR RAPPORT AU BOURGEON. APRES LA LEVEE DE DORMANCE, DANS LES DEUX TYPES DE TISSUS, L'ACCUMULATION DES TRANSCRITS CORRESPONDANT A PPA1, 2 ET 3 AUGMENTE FORTEMENT, ALORS QUE LA QUANTITE DE TRANSCRITS CORRESPONDANT A PPA4 DIMINUE. LORSQUE LES ARBRES SONT MAINTENUS EN SERRE (C'EST-A-DIRE PRIVES DE FROID), AUCUNE ACCUMULATION DE TRANSCRITS PPA N'EST OBSERVEE. CES RESULTATS SUGGERENT QUE LE FROID PUISSE AGIR COMME UN FACTEUR DETERMINANT DANS L'INDUCTION DE LA TRANSCRIPTION. LA TECHNIQUE D'HYBRIDATION IN SITU A ETE MISE EN UVRE, AFIN DE LOCALISER L'EXPRESSION DU GENE PPA1 DE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME, DANS LE BOURGEON. LES RESULTATS MONTRENT QUE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME EST FORTEMENT EXPRIMEE, APRES LA LEVEE DE DORMANCE, AU NIVEAU DU MERISTEME, DANS LES ZONES D'ELONGATION CELLULAIRE (PRIMORDIUMS FOLIAIRES, LES CELLULES DU MESOPHYLLE DES EBAUCHES FOLIAIRES ET LES CELLULES DU PROCAMBIUM), MAIS N'EST PAS EXPRIMEE DANS LES CELLULES DE L'EPIDERME FOLIAIRE. AU NIVEAU DES TISSUS SOUS-JACENTS, L'ACCUMULATION DES TRANSCRITS CORRESPONDANT A PPA1 EST IMPORTANTE DANS LES TISSUS CONDUCTEURS. LA FORTE EXPRESSION DE L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME DANS LE MERISTEME, LES CELLULES EN ELONGATION ET LES TISSUS CONDUCTEURS PLAIDENT EN FAVEUR DE L'IMPLICATION L'ATPASE-H + DU PLASMALEMME DANS LA REPRISE ACTIVE DE LA CROISSANCE DU BOURGEON.CLERMONT FD-BCIU Sci.et Tech. (630142101) / SudocSudocFranceF

Involvement of H+/solute co-transport in peach tree vegetative buds dormancy

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Les cellules associées aux vaisseaux (CAVs) chez Juglans regia (étude de l'ATPase-H+ du plasmalemme)

CLERMONT FD-BCIU Sci.et Tech. (630142101) / SudocSudocFranceF

Caractérisations physiologique et moléculaire de transporteurs de saccharose et d'hexoses de xylème de noyer (Juglans regia L. cv Franquette) (rôles dans les échanges latéraux de sucres pendant la période non-feuillée)

Les travaux ont été menés chez le noyer (Juglans regia L. cv Franquette) au cours de la période non-feuillée. Ils concernent principalement l'étude des échanges latéraux de sucres au sein du xylème en relation avec la réparation de l'embolie hivernale et le débourrement des bourgeons végétatifs. L'efflux de saccharose serait en partie une diffusion facilitée et co-existe, pour des températures douces, avec l'influx. La part active de l'influx augmente significativement lorsque le noyer est soumis à des cycles gel-dégel. Ceci est corrélé avec l'expression de JrSUT1, un transporteur de saccharose. JrSUT1 contribuerait donc à la récupération du saccharose initialement déversé dans les vaisseaux du xylème lors de la réparation locale de l'embolie hivernale. Le noyer est une espèce à ramification acrotone. Nos données montrent que, contrairement aux transporteurs d'hexoses, les transporteurs de saccharose (JrSUTs) seraient impliqués dans la mise en place de l'acrotonie chez le noyerCLERMONT FD-BCIU Sci.et Tech. (630142101) / SudocSudocFranceF

Processes at the plasma membrane and plasmalemma ATPase during dormancy

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Végétation et fonctionnement des tourbières de montagne Bourbonnaise (Allier,France)

Sept hauts-marais du département de l'Allier ont fait l'objet d'une description, d'un diagnostic et d'une proposition de stratègie de conservation. Le travail en trois étapes: (1) définition du cadre conceptuel , le modèle, (2) description des complexes et (3) intégration du modèle et des données de terrain. La synthèse modèle-description a mené à la définition de trois types fonctionnels : (1) édifices en phase corrosive - érosive, ayant subi de fortes perturbations et en particulier le pâturage; (2) edifices stagnants; (3) hauts-marais supposés fonctionnels. Au regard de leur nature et de leur état, les représentants du dernier type devraient faire l'objet d'une attention particulière des gestionnaires d'espaces naturels et faire l'objet de recherches complémentaires sur leur activité turfigène et la nature des végétations qui sont à l'origine des bombements.CLERMONT FD-BCIU Sci.et Tech. (630142101) / SudocSudocFranceF