Diversité biologique et fonctionnement des écosystèmes. Interpréter et évaluer des expériences clés en prairie grâce à la modélisation mécaniste – DISCOVER

Le débat sur le rôle de la diversité biologique pour le fonctionnement des écosystèmes a largement été alimenté ces dernières années par des expériences de manipulation de la diversité végétale en prairie. Par ailleurs, l’étude de la dynamique de la diversité biologique sous l’effet de la gestion en prairie a permis de définir des traits et des types fonctionnels végétaux et de comprendre leurs conséquences pour les réseaux trophiques (herbivorie, organismes résidents du sol), d’une part, et pour les cycles biogéochimiques, d’autre part. Ces études n’ont pas fait l’objet d’une modélisation mécaniste. Ce projet a pour ambition de tirer parti de deux expériences de grande ampleur et de longue durée qui ont récemment été lancées pour étudier le rôle fonctionnel de la diversité en prairie : l’ORE ‘Prairies, Cycles Biogéochimiques et Biodiversité’ en France et la ‘Grassland Diversity Experiment’ du Max Planck Institut, en Allemagne. Ces expériences sont complémentaires : l’une manipule les facteurs de gestion, à même diversité biologique initiale ; l’autre manipule la diversité végétale, à même gestion. Nous proposons de compléter ces mesures dans les deux expériences, en mesurant les traits végétaux aériens et souterrains et en évaluant les communautés microbiennes (nitrifiants, dénitrifiants) et des organismes ingénieurs du sol (lombriciens) qui ont un rôle pour les processus écosystémiques. Ces mesures serviront aussi à paramétriser un modèle largement mécaniste qui simule les dynamiques de populations (ou de types fonctionnels) d’organismes résidents (plantes et micro-organismes du sol) et leurs conséquences pour des processus comme la productivité, la décomposition et l’herbivorie. Le développement du modèle sera poursuivi, et le modèle sera évalué avec les données expérimentales des deux expériences. Des analyses de sensibilité seront alors entreprises pour déterminer les traits (paramètres du modèle) les plus importants pour les effets de complémentarité et de sélection dans les expériences de diversité et pour la productivité, la décomposition et l’herbivorie dans les expériences de gestion. L’enjeu de ce projet est important : pour des systèmes expérimentaux très bien maîtrisés, il s’agit de tester par simulation numérique la cohérence de nos connaissances actuelles et notre capacité à expliquer de manière mécaniste le rôle fonctionnel de la diversité végétale et ses conséquences pour la dynamique d’un écosystème géré comme la prairie.