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Equipe DIVERSITE FONCTIONNELLE DES COMMUNAUTES VEGETALES



 

Thématiques de recherche et programmes

 

 

THEMATIQUE DE RECHERCHE

 

Notre équipe (Université de Provence - Aix-Marseille I) est une composante du Département Processus Fonctionnels et Valorisation de la Biodiversité (UMR CNRS 6116).  Notre approche est à la fois fondamentale et appliquée.

 

Dans le cadre de nos recherches fondamentales, nous nous investissons depuis plusieurs années dans l’étude des processus fonctionnels et la biodiversité dans les écosystèmes méditerranéens. Dans ce cadre, notre approche consiste à déterminer le rôle des espèces dominantes sur le cycle des bioéléments et celui des métabolites secondaires.

 

D’un point de vue appliqué, dans le cadre d’une gestion durable des écosystèmes, nous nous intéressons à l’impact des perturbations d’origine anthropique sur les écosystèmes, ainsi que l’impact des mesures de restauration. Nous nous intéressons également aux filières d’élimination et de valorisation des déchets solides et liquides.

 

I - Cycles des bioéléments - relations sol-plante et dynamique de la végétation dans les écosystèmes méditerranéens

 

Les recherches menées par notre équipe depuis quelques années visent essentiellement à comprendre, dans des écosystèmes méditerranéens résultants de dégradations répétées, les relations entre les traits fonctionnels des espèces végétales, le sol et la dynamique de la végétation. Il s’agit de déterminer comment les espèces dominantes imposent leur stratégie au cycle des bioéléments et déterminent l’évolution de l’écosystème.

 

 

II - Production des métabolites secondaires et rôle dans la dynamique de la végétation

 

Les recherches cette thématique sont articulées sont axées sur le rôle de ce métabolisme secondaire des végétaux terrestres méditerranéens en tant que variable forçante du fonctionnement des écosystèmes et du maintien de la biodiversité.
Cette thématique est développée autour de plusieurs questions (i) comment les conditions environnementales agissent sur la production de métabolites secondaires ; (ii) comment ces métabolites, une fois libérés dans le milieu, influencent la biodiversité et la dynamique de la végétation (phénomènes allélopathiques) ; (iii) comment la présence de métabolites secondaires agit sur les cycles de la matière, enfin (iv) comment ces métabolites peuvent être utilisés comme marqueurs de stress. Plusieurs types de métabolites secondaires sont étudiés en particulier les composés organiques volatils (COV) et les composés phénoliques.

 

Atitre d’exemple, Au niveau du premier axe de recherche, nous étudions, depuis une dizaine d'années, la production et le stockage des métabolites secondaires par divers arbustes méditerranéens pionniers (Cistus albidus, C. monspeliensis et C. ladanifer). Dans ce cadre, nous avons recherché les facteurs mésologiques et phénologiques susceptibles d'influencer la composition quantitative et qualitative en métabolites secondaires.

 

Nous travaillons également sur le mode de production et le rôle des composés organiques volatils (COV). Les COV sont intéressants au niveau fondamental et appliqué. Ils sont impliqués dans les problèmes de pollution atmosphérique et propagation des incendies, ainsi que dans les relations chimiques entre les végétaux ou comme moyen de défense. Nous travaillons particulièrement sur les variations des émissions de COV en fonction des facteurs biotiques et abiotiques (e.g. : nature du sol, densité de peuplement).

 

 

Au niveau du deuxième axe de recherche, l'impact des métabolites secondaires sur l'écosystème, par le biais des processus allélopathiques, a été étudié dans le cas des cistaies à ciste blanc, de pinèdes à pin d’Alep, mais également dans le cas de plantes envahissantes (e.g. : Medicago arborea et Robinia pseudoacacia). Nous étudions l’importance du rôle de ces métabolites secondaires dans la structure des communautés et dans la dynamique de la végétation (succession secondaire).

 

 

 

III – Gestion des écosystèmes

 

 

Les écosystèmes méditerranéens sont fréquemment soumis à des perturbations d’origine naturelle et anthropique. Notre approche consiste à étudier à la fois les conséquences de ces perturbations sur les écosystèmes et l’impact des mesures de restauration sur leur résilience. Dans les compartiments végétal et sol, nous avons étudié l’effet des perturbations de diverse nature et des mesures de restauration (amendement) sur les réponses écophysiologiques des espèces végétales (phénologie, croissance, stratégie nutritionnelle, photosynthèse, production de métabolites secondaires) et les risques environnementaux (toxicité des métaux lourds).

En parallèle, nous développons une recherche concernant les filières d’élimination et de valorisation des déchets (boues de stations d’épuration), ainsi que les potentialités d’épuration d’espèces végétales (en particulier vis-à-vis des effluents). 

 

1)     Impacts des pollutions et restauration des écosystèmes

 

·         Perturbations physiques

Nous avons étudié l’impact du débroussaillement dans des groupements à chêne vert (Quercus ilex L.) sur la composition floristique de la végétation, ainsi que sur les processus fonctionnels. Cette recherche permet de déterminer le délai de reconstitution du couvert végétal initial, et ainsi avoir une gestion durable des écosystèmes forestiers. 

Un autre type de perturbation mécanique est la surexploitation de la végétation liée aux activités agrosylvopastorales (pâturage, bois de chauffe, bois d’œuvre,…). Ce type de pression humaine est particulièrement sensible dans les pays d’Afrique du Nord. Ceci nous a permis de mettre en évidence les conséquences des pertes de biomasse au niveau du cycle du carbone et des éléments nutritifs dont l'appauvrissement conduit à une stérilisation du milieu.

 

·         Perturbations chimiques

Certains sols de la région méditerranéenne, naturels et cultivés, sont soumis à de nombreux stress. Il en résulte une dégradation de ces systèmes qui sont caractérisés, entre autres, par un taux de matière organique du sol très faible, une couverture végétale limitée, et une érosion importante. Afin de palier à cette dégradation, des apports d'amendements organiques ont été envisagés (notamment des boues de stations d'épuration fraîches et compostées). Mais, ces amendements apportent au sol des éléments (nutriments, matière organique, métaux lourds) qui peuvent perturber le fonctionnement du système. Dans ce contexte, plusieurs modèles ont été étudiés :

-          Diplotaxis erucoides : la Roquette blanche

-          Olea europea : l'Olivier,

-          Brassica napus napus : le Colza

-          un agrosystème : un vignoble du Var

-          un écosystème arbustif méditerranéen de type garrigue

 

Nous avons étudié l’évolution de cette matière organique, les réactions écophysiologiques des végétaux (e.g. : nutrition, production de biomasse, contamination par les éléments traces métalliques) et leurs relations compétitives. Nous nous intéressons également aux effets des perturbations des cycles biogéochimiques sur la dynamique et la résilience des écosystèmes méditerranéens naturels.

 

Ces recherches ont permis de préciser les avantages et les limites de l’utilisation de ce type de produits dans la restauration des sols dégradés naturels et agricoles.

 

 

2)     Développement d’outil de gestion

 

·         Bioindicateurs

Les métabolites secondaires peuvent être utilisés en tant que marqueurs écophysiologiques en particulier dans les écosystèmes perturbés.

Nous avons recherché un bio indicateur fiable de la qualité de l'air. Nous avons travaillé en particulier sur les teneurs en composés phénoliques (composés phénoliques totaux et phénols simples) du pin d’Alep (Pinus halepensis). Certains composés sont des marqueurs de la pollution atmosphérique globale, d’autres permettent de caractériser un type de polluants atmosphériques particulier.

 

 

·         Traitements des déchets

 

En parallèle à l’utilisation des composts de boues d’épuration sur des sols dégradés, nous avons envisagé cet apport comme une voie d’élimination de ces produits. Ainsi, leur dégradation, leur toxicité, et les risques environnementaux ont été étudiés.

Dans le cadre du traitement des déchets, l’utilisation de végétaux semble être une alternative aux traitements traditionnels et présentent des avantages écologiques et socio-économiques majeurs. Nous avons étudié les potentialités d’épuration d’effluents agro-alimentaires (effluents vinicoles, margines d’olives)  et d’effluents industriels par différentes espèces de végétaux. Nous nous attachons également à mieux comprendre le fonctionnement de l’épuration de ces filtres végétalisés et notamment la part des différents compartiments (substrat/sol, microorganismes, végétaux). De plus, l’étude de l’état physiologique des végétaux permet de dimensionner le système afin de l’optimiser et de le pérenniser.

 

 

PROGRAMMES DE RECHERCHES

 

Financeurs

Programmes de recherches

Description

Partenaires

ANR Biodiversité

(2007-2011)

Amendements de bassins versants acidifiés et restauration de la biodiversité

-UMR CNRS 7146, LIEBE, Univ Metz

-Unité 1138, BEF, INRA Nancy

-UMR CNRS 7137, LIMOS, Univ Nancy I

-UMR INRA 406, EI, Univ APV

-UMR INRA 1137, EEF, Univ Nancy 1

-CERPA, Univ. Nancy 2

 Programme Région Midi-Pyrénées

(2008-2009)

 

Biodiversité des plantations d'Eucalyptus dans le Sud Ouest de la France

IFR 40 Université Paul Sabatier UPS

UMR Surfaces cellulaires et signalisation chez les végétaux,

ADEME

Région PACA

(2007-2010)

Etude de l’effet de l’épandage de compost de boues de stations d’épuration sur les émissions de Composés organiques Volatils (COV) de végétaux méditerranéens

- CEFE de Montpellier Equipe DREAM

- ADEME

-ATMOPACA

Ministère de l’agriculture, de l’alimentation, de la pêche et des affaires rurales/ labellisé GIS incendie

(2007-2009)

Conséquences des brûlages dirigés sur le métabolisme primaire et secondaire de deux pins méditerranéens et relation avec les potentialités d’inflammation

- Université de Corse Equipe Feux

- CEREN

Programme ADEME

(2007-2009)

Création d'une carte numérique de la végétation de la France à 1/1 000 000 : modélisation des dépôts atmosphériques azotés tolérables par les écosystèmes terrestres

Laboratoire Ecolab Toulouse

Contrat avec sociétés privées :

Phytorestore (Paris, Ile de France)

      CECCO (Signe, Var)

ANVAR

(2006-2008)

 Efficacité des végétaux dans l’épuration de boues industrielles par le système de filtres plantés de macrophytes j

LCE Univ. de Provence

Contrat avec société privé :

 Phytorem (Miramas, BdR)

(2005-2006)

Pré-étude des potentialités d’épuration de margines d’olives à l’aide de bambous

 

Contrat associations :

AIRMARAIX

(2005-2006)

Elaboration d’une base de données (logiciel) de caractérisation des associations végétales et densités de biomasses des garrigues sur sol calcaire dans les Bouches-du-Rhône

CEMAGREF

Chambre d’Agriculture des Bouches-du-Rhône (2004-2006)

Bioassainissement d’effluents de cave par une plantation de bambous 

 

Programme de l'IFB (Institut Français de la Biodiversité), appel d'offre "Dynamique de la biodiversité et modalités d’accès aux milieux et aux ressources"

(2003-2006)

Les agdal du Haut Atlas marocain: Biodiversité et gestion communautaire de l'accès aux espaces sylvopastoraux.

LPED UMR IRD 151

IRD Tunis

IAMM Montpellier

TEO-CERMOSEM Université Joseph Fourier (Grenoble) ;

Faculté des Sciences Semlalia (Maroc);  Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II  (Maroc); Ecole Nationale d'Agriculture (Maroc)

Programme National du CNRS ACI – FNS ECCO «Écosphère Continentale : Processus et Modélisation »

(2003-2005)

Pression anthropique et dynamique de la matière organique en milieu lotique 

LA.DY.BIO., C.N.R.S./Université de Toulouse,

Lab. Biodiv. et Fonc. Ecos., Université de Metz,

 

Ministère de l’agriculture, de l’alimentation, de la pêche et des affaires rurales / labellisé GIS incendie

(2002-2006)

Emission de Composés Organiques Volatils au sein des formations arbustives méditerranéennes »

 

- CEREN

Zone Atelier  Arrière Pays Méditerranéen « Changement d’utilisation de terres et biodiversité en milieu Méditerranéen » du Programme Environnement Vie et Sociétés (PEVS) du CNRS (2003- 2005)

 Dynamique expansionniste du Pin d’Alep (Pinus halepensis)»

 

- Parc naturel Régional du Luberon

CG 13

(2001-2004)

Valorisation d’un compost de boues de station d’épuration en garrigue : effets sur la végétation naturelle et sur une plantation expérimentale

 – A DEME

– Région PACA

Région PACA

(1999-2001)

Influence de la pollution atmosphérique sur les composés phénoliques du pin d’Alep.

Université de Provence (IMEP) - AIRMAREX - AIRFOBEP