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Integrated approach of drought resistance in tropical trees, case of dry forest and cloud forest in Guadeloupe

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Thèses et écrits académiques Cavitation Forêts tropophiles -- Effets de la sécheresse -- Guadeloupe Biodiversité fonctionnelle Stress hydrique Résistance à la sécheresse -- Guadeloupe Ecophysiologie Stratégies de croissance

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Approche intégrée de la résistance à la sécheresse des arbres tropicaux, cas de la forêt sèche et de la forêt de nuage en Guadeloupe

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Approche intégrée de la résistance à la sécheresse des arbres tropicaux, cas de la forêt sèche et de la forêt de nuage en Guadeloupe

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In the current context of climate change, anticipate the response of forest ecosystems facing an increased risk of drought is a socio- economic, ecological and scientific major issue. The Caribbean islands, beyond their status as «biodiversity hot spot», are in a \"climate hot-spot \", particularly likely to be affected by reduced rainfall. The Guadeloupe archipelago is a model of choice in the study of plant responses to environmental conditions. It harbors all the diversity of Caribbean ecosystems, distributed along an altitudinal gradient and rainfall. At both ends of this gradient fall forest formations with contrasting environmental conditions: dry forest and montane cloud forest. The first aim of this study was to characterize growth strategies and the physiological response to water stress of 8 species of trees structuring the dry forest and cloud forest of Guadeloupe. First, we quantified in situ, in different seasons, a wide range of functional traits occurring at different scales (cell, leaf, individual) reflecting the main vegetative functions of trees (growth, photosynthesis, water transport). The deepening of the characterization of the hydraulic architecture of the species was carried out ex situ through a structural (anatomical, morphological) and functional (xylem resistance to cavitation and leaves wilt) analysis to clarify their potential resistance drought. This approach has enabled the identification of fine portrait of the water and carbon-functioning in the species. An important functional diversity has been demonstrated within each ecosystem. Dry forest species experience a marked seasonal water stress, show a higher resistance to water stress than that of cloud forest species. However, the coexistence of different phenological strategies in this ecosystem leads to a wide diversity of water and growth strategies. In cloud forest, edaphic water stress is rare but the species are likely to suffer water stress due to atmospheric conditions. In this ecosystem, a behavioral diversity dependent of the species' ability to maintain their functioning during atmospheric strain was also highlighted. We identified correlations between cambial growth, cavitation resistance, leaf wilt resistance and stomatal sensitivity. These relationships have materialized a coherent and robust continuum of functional responses. The high diversity recorded in the two ecosystems induced a mix of species distribution along this continuum.To simplify and summarize this diversity we sought to form groups of species determined by a set of morphological traits easy to acquire for 14 species of dry forest and cloud forest. This method produced groups reflecting different strategies for carbon management, influenced by the phenology of species. In contrast, groups obtained did not reflect drought response of species.Finally, because the seedling stage is a primary stage in terms of natural regeneration potential of forests, we evaluated ex situ the resistance to drought of dry forest seedlings. Like the adults, the dry forest seedlings showed a variety of strategies to cope drought. Dans le contexte actuel de changement climatique, anticiper la réponse des écosystèmes forestiers face à un risque de sécheresse accrue constitue un enjeu socio-économique, écologique et scientifique majeur. Les îles antillaises au-delà de leur statut de « hot spot de biodiversité », se situent dans un « hot-spot climatique », particulièrement à même d’être affecté par la réduction des précipitations. L’archipel Guadeloupéen constitue un modèle de choix dans l’étude des réponses végétales aux conditions environnementales. Il abrite l’ensemble de la diversité des écosystèmes caribéens, distribués le long d’un gradient altitudinal et de pluviométrie. Aux deux extrémités de ce gradient se situent des formations forestières expérimentant des conditions environnementales très contrastées : la forêt sèche et la forêt de nuage. Le premier objectif de cette étude était de caractériser les stratégies de croissance et la réponse physiologique à la contrainte hydrique de 8 espèces d’arbres structurants la forêt sèche et la forêt de nuage de Guadeloupe. Dans un premier temps, nous avons quantifié in situ, à différentes saisons, un large panel de traits fonctionnels intervenant à différentes échelles (cellule, feuille, individu) reflétant les principales fonctions végétatives des arbres (croissance, photosynthèse, transport hydraulique). Cette approche a permis de dresser un portrait fin du fonctionnement hydrique et carboné des espèces. L’approfondissement de la caractérisation de l’architecture hydraulique des espèces a été réalisée ex situ à travers une analyse structurelle (anatomique, morphologique) et fonctionnelle (résistance du xylème à la cavitation et des feuilles au flétrissement) afin de préciser leur potentiel de résistance à la sécheresse. Cette approche des différentes composantes du fonctionnement hydrique, rarement mise en œuvre, a permis de cerner les réponses des arbres de façon intégrée. Une importante diversité fonctionnelle a été mise en évidence au sein de chaque écosystème. Les espèces de forêt sèche, subissant une contrainte hydrique saisonnière marquée, montrent une capacité de résistance à la contrainte hydrique supérieure à celle des espèces de forêt de nuage. Cependant, la coexistence de différentes stratégies phénologiques dans cet écosystème aboutit à une importante diversité de stratégies hydriques et de croissance. En forêt de nuage, la contrainte hydrique édaphique est rare mais les espèces sont à même de subir une contrainte hydrique liée aux conditions atmosphériques. Dans cet écosystème, une diversité de comportement dépendant de la capacité des espèces à maintenir leur fonctionnement en cas de contrainte atmosphérique a aussi été mise en évidence. Nous avons identifié des corrélations intervenant entre la croissance cambiale, la résistance à la cavitation, la résistance au flétrissement foliaire et ses mécanismes d’ajustements sous-jacents ainsi que la sensibilité stomatique. Ces relations ont matérialisé un continuum cohérent et robuste de réponses fonctionnelles. La forte diversité relevée au sein des deux écosystèmes a induit une mixité de répartition des espèces le long de ce continuum. Afin de simplifier et résumer cette diversité mise en évidence nous avons cherché à former des groupes d’espèces déterminés par un jeu de traits morphologiques faciles à acquérir pour 14 espèces de forêt sèche et de forêt de nuage.

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Text

n9:P1001

n10:T1009

rdaw:P10219

2016

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